EP1617067A2 - Mechanical part with integrated seal - Google Patents
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- EP1617067A2 EP1617067A2 EP05010201A EP05010201A EP1617067A2 EP 1617067 A2 EP1617067 A2 EP 1617067A2 EP 05010201 A EP05010201 A EP 05010201A EP 05010201 A EP05010201 A EP 05010201A EP 1617067 A2 EP1617067 A2 EP 1617067A2
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
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- F02F11/00—Arrangements of sealings in combustion engines
- F02F11/002—Arrangements of sealings in combustion engines involving cylinder heads
Definitions
- the present invention relates to an elastic seal for the static sealing of plastic components in the field of internal combustion engines, for example a plastic cylinder head cover.
- the present invention relates to a seal integrated with such a component.
- Thin-walled covers for internal combustion engines such as valve covers or cylinder head covers have elastic seals for static sealing.
- the known seals on cylinder head covers are usually buttoned or vulcanized directly to the cylinder head cover.
- the elastomer is either injected into an existing groove and mechanically clamped (DE 42 02 860) or positively clamped (DE 197 38 275) or bound by an adhesive to the surface (GB 12 63 077).
- seals that are firmly connected to components to be sealed.
- Such integrated seals have the advantage that larger system components can be delivered prefabricated in a so-called module.
- the connection or integration of seal and component or cover also has technical advantages such as dimensional stability of the seal, advantageous handling during production and assembly, etc.
- Typical components to which gaskets are molded directly to obtain the component-gasket connection described above include predominantly die-cast or sheet steel components such as cylinder head covers or oil sumps.
- a bonding agent is used, which mediates the necessary bond between metal (die-cast or (steel) plate) and seal.
- An object of the invention is to provide a plastic component of an internal combustion engine with a directly molded seal.
- An object of the invention to provide a plastic cylinder head cover with directly molded or integrated seal.
- the object is achieved according to the teaching of the present invention by providing a cover component of an internal combustion engine with integrated elastic seal, such as a cylinder head cover or oil sump.
- the component has a circumferential flange area for arranging the integrated seal.
- the component is based on a plastic material, while the seal is formed essentially of an organic elastomer material. The component and the seal are chemically bonded together.
- the flange region may be substantially L-shaped, so that the seal with its sealing profile is arranged on a sealing surface of the flat region. Further, the gasket laterally engages around the flange portion so that the gasket is at least partially disposed on the upper flange surface.
- the component is made of polyamide.
- the elastomeric material of the gasket has a Mooney viscosity ML (1 + 4) at 100 ° C in a range of about 20 to 100 and more preferably in a range of about 25 to 50.
- the organic elastomeric material is a rubber such as, for example Fluororubber or an acrylate rubber.
- the organic elastomer material preferably consists of polyacrylate (ACM) or ethylene acrylate (AEM).
- ACM polyacrylate
- AEM ethylene acrylate
- a crosslinking system of the organic elastomer is based on hexamethylenediamine carbamate or N, N'-di-ortho-tolylguanidine. According to the invention, the chemical bond between the component and the organic elastomer material of the seal can be mediated by a bonding agent.
- the component is formed thin-walled.
- the flange region can have one or more passages which are filled with the organic elastomer material of the seal, so that a part of the seal arranged on the sealing surface can be mechanically coupled to a part of the seal arranged on the upper flange surface.
- the component can have one or more stiffening structures that are encompassed by the seal.
- the seal is applied by spraying onto the component.
- a method for manufacturing a cover component of an internal combustion engine with integrated elastic seal, such as a cylinder head cover or oil sump.
- the member having a circumferential flange portion for placing the seal is provided, and the seal made of an organic elastomeric material is applied by means of a pointed tool. The component and the seal enter into a chemical bond with each other.
- the pointed tool is formed such that the resulting seal is arranged with its sealing profile on a sealing surface of the flat region and laterally surrounds the flange region, so that the seal is at least partially disposed on the upper flange.
- the flange portion is formed for this purpose substantially L-shaped.
- the component may be provided preheated to a temperature in a range of about 100 ° C to 150 ° C.
- FIG. 1 a plastic-made member of an integrated-gasoline engine according to an embodiment of the present invention is exemplified.
- the illustrated component cutout according to FIG. 1 could concretely be a cover, a cylinder head cover, an oil sump or the like.
- the integral gasketed component is generally designated 100 in the figures, while the molded gasket, exemplified as a double lip gasket in this embodiment, is designated 200.
- the sealing profile of the double-lip seal is named as 210 in the figures.
- sealing profiles with a sealing lip or more sealing lips are possible.
- the component 100 i.
- Elastomers are used as sealing substance, in particular preferably selected organic elastomers and no conventional inorganic elastomers such as silicone. From the field of organic elastomers, especially rubbers such as fluororubbers (FPM), acrylate rubbers, polyacrylate-acrylic resins, polyacrylates (ACM) and ethylene acrylates (AEM) are preferably used.
- FPM fluororubbers
- ACM polyacrylate-acrylic resins
- AEM ethylene acrylates
- the viscosity and in particular the Mooney viscosity i. a measure of the shear viscosity of the organic elastomers used.
- the Mooney viscosity ML (1 + 4) of the organic elastomers should desirably be in a range of about 20 to 100.
- the Mooney viscosity (ML (1 + 4) at 100 ° C) should be in the range of about 25 to 50 for this material choice.
- connection of the component made of plastic and seal made of an elastomer can be done by direct adhesion of the materials to each other or with the aid of an additionally applied adhesion promoter.
- the plastic of the component or the elastomer of the seal may be modified to allow adhesion in the form of, for example, a chemical bond.
- the crosslinking system could be based on hexamethylenediamine carbamate and N, N'-di-ortho-tolylguanidine to ensure the chemical combination of the polyamide with the elastomer.
- a good chemical bond between the plastic component and the molded seal is further preferably ensured by preheating the component.
- the component is heated to a temperature in the range of about 100 ° C to 150 ° C prior to spraying the seal, ie the injection process.
- the combination of plastic of the component and elastomer of the gasket, which is integrated with the component must meet the requirements of the environment of use.
- the requirements are, inter alia, decisive for the choice of the plastic or the elastomer.
- temperature stress, creep effects of the material (component material, sealing material) and rigidity have to be considered.
- the interaction of the component with the other component, against which the seal is to take place or against the surface of the seal is to take into account.
- different physical properties of the materials used for the components in this context are of interest.
- the component made of plastic and provided with an integrated seal can seal against a component made of metal, the physical properties in particular being taken into account with regard to temperature-induced differing expansion properties and differing stiffness properties.
- a novel advantageous geometry of the integral seal component is proposed within the scope of the present invention.
- the novel geometry relates to the flange region of the component in which the integrated seal is arranged.
- a cross-sectional area 120 of the component is schematically illustrated.
- the flange portion of the component is formed with an L-shaped projection to the outside, i. the flange area is L-shaped.
- the L-shaped overhang is generally indicated as 130 in the figures.
- the flange portion has a lower flange surface, hereinafter also referred to as a sealing profile surface, which is directed in the mounted state of the component towards a sealing counter surface of a counter or counterpart component (not shown) and an upper flange surface, which is arranged parallel to the lower surface and directed in the mounted state away from sealing counter surface of the counter or counterpart component.
- the seal is pulled around the flange area. That is, the seal whose sealing profile is disposed of the sealing profile surface includes laterally outwardly the L-shaped protrusion of the flange portion such that a lateral flange surface of the flange portion is covered by the seal, and is at least partially the upper flange surface of the flange. arranged projecting projection of the flat area overlapping.
- a sealing edge 300 is provided, up to which the elastomeric material of the seal is guided and with which the seal is preferably flat at the top. Further points the seal also has a sealing edge 310 which is arranged on the sealing profile surface.
- the seal laterally surrounding the flange region also has the advantage that the seal or the sealing profile can be arranged more in the direction of the lateral edge of the component, so that the flange region can be better utilized. This is not the case if the seal were arranged completely on the sealing profile surface or the lower flange surface and accordingly would be stamped on both sides. In the geometry proposed according to the invention, the seal is stamped on one side only, opposite the lateral edge.
- the tool for applying the injection molded gasket having the above-described gasket geometry is provided with embossing areas corresponding to the sealing edge 300 on the upper flange surface and a sealing edge 310 on the lower flange surface and the gasket surface, respectively.
- embossing areas corresponding to the sealing edge 300 on the upper flange surface and a sealing edge 310 on the lower flange surface and the gasket surface, respectively.
- stiffening ribs 110 For mechanical stiffening of plastic components, as discussed herein, additional stiffening ribs 110 or other stiffening structures of the same function are often used to stiffen the flange portion of the component in order to ensure or improve the sealing effect of the seal.
- a stiffening rib 110 is illustrated in FIG.
- the seal surrounding the flange includes or surrounds the stiffening rib 110, which will also circulate from a sealing edge 305 in communication with the sealing edge 300.
- the above-discussed tool or tip tool is fitted in correspondence with the course of the sealing edges 300 and 305 to allow the above embracing of the stiffening ribs 110 and the stiffening structures by the seal geometry.
- Fig. 2 shows a second schematic perspective sectional view of the component according to the embodiment illustrated in Fig. 1.
- the sectional view illustrated in FIG. 2 essentially shows a plan view of the upper flange surface and a screwing point 150 provided in the component for its mounting.
- the component is provided with three stiffening ribs 110 each having a sealing edge (305) adapted to the geometry of the stiffening ribs 110 and being encompassed by the seal as described above.
- the bolting point 150 exemplifies a way to provide an eye area or a passage, by means of which the component can be attached to the Konterbauteil.
- the screwing point 150 is used to carry out a screw which is screwed into the counterpart component in order to fix the component with the sealing profile of the seal against the counterpart component.
- a reinforcement 140 such as a sleeve may be provided, which may preferably be made of a plastic material or metallic material.
- Such feedthroughs or screwing points 150 are advantageously arranged essentially in the flange area, so that the predetermined contact forces which are generated by the fixing of the component on the basis of the screwing points 150, act as directly as possible on the seal or the sealing profile.
- decoupling elements for acoustic decoupling of the component from the counterpart component and / or spacers may be provided in such bushings (or screwing points 150).
- the decoupling elements or the spacers can in this case be molded together with the seal or be formed of a different material with possibly different Shore A hardness.
- the decoupling elements or the spacers can thus also be provided integrated.
- FIG. 3 shows a third schematic perspective sectional view of the component corresponding to the embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2.
- the sectional view shown in Fig. 3 shows a plan view of the sealing profile surface, ie the lower flange surface, and the Verschraubungstician 150 with sleeve 140.
- the double-lip profile of the seal is clearly visible. The seal is guided in the region of the Verschraubungsticians 150 around the Verschraubungstician 150 with sheath 140 around. If there is enough space, the seal is guided around as sealing lips.
- the sealing profile in the form of a double lip at bottlenecks, in particular in the region of screwing points, such as the screwing point 150, so that the sealing profile is designed at least in regions as a single lip.
- screwing points such as the screwing point 150
- the flange area can be provided with additional passages 220.
- Such passages may, for example, be filled with the elastomer during the injection process to apply the seal so as to provide immediate coupling of gasket applied to the top flange surface and gasket applied to the bottom flange surface, which will stabilize the gasket geometry in addition to sealing engagement and component causes.
- a mechanical fixation of the seal in the above-described effect can also be obtained by an additional fixing element, which engages in the passages 220 or passes through the passages 220.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elastische Dichtung zur statischen Abdichtung von Kunststoffbauteilen auf dem Gebiet der Brennkraftmaschinen, zum Beispiel einer aus Kunststoff bestehenden Zylinderkopfhaube. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine mit einem derartigen Bauteil integrierte Dichtung.The present invention relates to an elastic seal for the static sealing of plastic components in the field of internal combustion engines, for example a plastic cylinder head cover. In particular, the present invention relates to a seal integrated with such a component.
Dünnwandige Deckel für Bennkraftmaschinen, wie zum Beispiel Ventildeckel oder Zylinderkopfhauben weisen elastische Dichtungen zur statischen Abdichtung auf. Die bekannten Dichtungen an Zylinderkopfhauben werden in der Regel eingeknöpft oder direkt an die Zylinderkopfhaube anvulkanisiert. Bei den anvulkanisierten Dichtungen wird das Elastomer entweder in eine vorhandene Nut eingespritzt und mechanisch verklemmt (DE 42 02 860) bzw. formschlüssig verklemmt (DE 197 38 275) oder durch ein Haftrnittel an die Oberfläche gebunden (GB 12 63 077).Thin-walled covers for internal combustion engines, such as valve covers or cylinder head covers have elastic seals for static sealing. The known seals on cylinder head covers are usually buttoned or vulcanized directly to the cylinder head cover. In the vulcanized seals, the elastomer is either injected into an existing groove and mechanically clamped (DE 42 02 860) or positively clamped (DE 197 38 275) or bound by an adhesive to the surface (GB 12 63 077).
Auf dem Gebiet der Brennkraftmaschinen besteht jedoch derzeit ein wachsender Bedarf an Dichtungen, die fest mit abzudichtenden Bauteilen verbunden sind. Derartige integrierte Dichtungen haben den Vorteil, dass größere Systembestandteile in einem so genannten Modul vorgefertigt geliefert werden können. Die Verbindung bzw. Integration von Dichtung und Bauteil oder Deckel weist ferner technische Vorteile wie Formstabilität der Dichtung, vorteilhafte Handhabung während Produktion und Montage etc. auf. Typische Bauteile, an die Dichtungen direkt angespritzt werden, um die vorstehend beschriebene Verbindung von Bauteil und Dichtung zu erhalten, umfassen überwiegend Bauteile aus Metalldruckguss oder Stahlblech wie zum Beispiel Zylinderkopfhauben oder Ölwannen. Für derart direkt angespritzte Dichtungen wird herkömmlich ein Haftvermittler verwendet, der die notwendige Bindung zwischen Metall (Druckguss oder (Stahl-)Blech) und Dichtung vermittelt.In the field of internal combustion engines, however, there is currently a growing demand for seals that are firmly connected to components to be sealed. Such integrated seals have the advantage that larger system components can be delivered prefabricated in a so-called module. The connection or integration of seal and component or cover also has technical advantages such as dimensional stability of the seal, advantageous handling during production and assembly, etc. Typical components to which gaskets are molded directly to obtain the component-gasket connection described above include predominantly die-cast or sheet steel components such as cylinder head covers or oil sumps. For such directly molded seals conventionally a bonding agent is used, which mediates the necessary bond between metal (die-cast or (steel) plate) and seal.
Bauteile aus Kunststoffe, die sich vor allem durch ihre niedrige Dichte auszeichnen, ersetzen in zunehmendem Masse deren Pendant aus Metall mit der Maßgabe, eine Gewichtsreduktion zu erhalten, die sich unmittelbar vorteilhaft auf den Brennstoffverbrauch der Brennkraftmaschinen auswirkt. Direkt auf derartigen aus Kunststoff bestehenden Bauteilen von Brennkraftmaschinen gespritzte Dichtungen sind bisher nicht geläufig.Components made of plastics, which are characterized mainly by their low density, replace increasingly their metal counterpart with the proviso to obtain a weight reduction, which has an immediate beneficial effect on the fuel consumption of the internal combustion engines. Direct on such made of plastic components of internal combustion engine molded gaskets are not yet common.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein aus Kunststoff bestehendes Bauteil einer Brennkraftmaschine mit einer direkt angespritzten Dichtung bereitzustellen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine aus Kunststoff bestehende Zylinderkopfhaube mit direkt angespritzter bzw. integrierter Dichtung bereitzustellen.An object of the invention is to provide a plastic component of an internal combustion engine with a directly molded seal. In particular it is An object of the invention to provide a plastic cylinder head cover with directly molded or integrated seal.
Die Aufgabe wird nach der Lehre der vorliegenden Erfindung gelöst, indem ein Deckelbauteil einer Brennkraftmaschine mit integrierter elastischer Dichtung, wie zum Beispiel eine Zylinderkopfhaube oder Ölwanne bereitgestellt wird. Das Bauteil weist einen umlaufenden Flanschbereich zum Anordnen der integrierten Dichtung auf. Das Bauteil basiert auf einem Kunststoff-Werkstoff, während die Dichtung im wesentlichen aus einem organischen Elastomerwerkstoff gebildet ist. Das Bauteil sowie die Dichtung sind miteinander chemisch verbunden.The object is achieved according to the teaching of the present invention by providing a cover component of an internal combustion engine with integrated elastic seal, such as a cylinder head cover or oil sump. The component has a circumferential flange area for arranging the integrated seal. The component is based on a plastic material, while the seal is formed essentially of an organic elastomer material. The component and the seal are chemically bonded together.
Erfindungsgemäß kann der Flanschbereich im wesentlichen L-förmig ausgebildet sein, so dass die Dichtung mit ihrem Dichtungsprofil auf einer Dichtungsfläche des Flachbereichs angeordnet ist. Ferner umgreift die Dichtung den Flanschbereich lateral, so dass die Dichtung zumindest teilweise auf der oberen Flanschfläche angeordnet ist.According to the invention, the flange region may be substantially L-shaped, so that the seal with its sealing profile is arranged on a sealing surface of the flat region. Further, the gasket laterally engages around the flange portion so that the gasket is at least partially disposed on the upper flange surface.
Vorzugsweise ist das Bauteil aus Polyamid hergestellt. Vorteilhafterweise weist der Elastomerwerkstoff der Dichtung eine Mooney-Viskosität ML (1+4) bei 100°C in einem Bereich von ungefähr 20 bis 100 und insbesondere in einem Bereich von ungefähr 25 bis 50 auf Insbesondere ist der organische Elastomerwerkstoff ein Kautschuk wie zum Beispiel ein Fluorkautschuk oder ein Acrylatkautschuk. Bevorzugt besteht der organische Elastomerwerkstoff aus Polyacrylat (ACM) oder Ethylenacrylat (AEM). Vorteilhafterweise basiert ein Vernetzungssystem des organischen Elastomers auf Hexamethylendiamincarbamat oder N,N'-Di-Ortho-Tolylguanidin. Erfindungsgemäß kann die chemische Bindung zwischen dem Bauteil und dem organischem Elastomerwerkstoff der Dichtung durch einen Haftvermittler vermittelt werden.Preferably, the component is made of polyamide. Advantageously, the elastomeric material of the gasket has a Mooney viscosity ML (1 + 4) at 100 ° C in a range of about 20 to 100 and more preferably in a range of about 25 to 50. More specifically, the organic elastomeric material is a rubber such as, for example Fluororubber or an acrylate rubber. The organic elastomer material preferably consists of polyacrylate (ACM) or ethylene acrylate (AEM). Advantageously, a crosslinking system of the organic elastomer is based on hexamethylenediamine carbamate or N, N'-di-ortho-tolylguanidine. According to the invention, the chemical bond between the component and the organic elastomer material of the seal can be mediated by a bonding agent.
Bevorzugt ist das Bauteil dünnwandig ausgebildet.Preferably, the component is formed thin-walled.
Erfindungsgemäß kann der Flanschbereich ein oder mehrere Durchgänge aufweisen, die mit dem organische Elastomerwerkstoff der Dichtung gefüllt sind, so dass ein auf der Dichtungsfläche angeordnete Teil der Dichtung mit einem der oberen Flanschfläche angeordnete Teil der Dichtung mechanisch koppelbar ist. Weiterhin erfindungsgemäß kann das Bauteil eine oder mehrere Versteifungsstrukturen aufweisen, die von der Dichtung umfasst sind.According to the invention, the flange region can have one or more passages which are filled with the organic elastomer material of the seal, so that a part of the seal arranged on the sealing surface can be mechanically coupled to a part of the seal arranged on the upper flange surface. Furthermore, according to the invention, the component can have one or more stiffening structures that are encompassed by the seal.
Vorzugsweise wird die Dichtung durch Aufspritzen auf das Bauteil aufgebracht.Preferably, the seal is applied by spraying onto the component.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren bereitgestellt, um ein Deckelbauteil einer Brennkraftmaschine mit integrierter elastischer Dichtung, wie zum Beispiel einer Zylinderkopfhaube oder Ölwanne zu fertigen. Das Bauteil mit einem umlaufenden Flanschbereich zum Anordnen der Dichtung wird bereitgestellt und die aus einem organischen Elastomerwerkstoff bestehende Dichtung wird mittels eines Spitzwerkzeugs aufgebracht. Das Bauteil und die Dichtung gehen miteinander eine chemische Verbindung ein.According to the invention, a method is provided for manufacturing a cover component of an internal combustion engine with integrated elastic seal, such as a cylinder head cover or oil sump. The member having a circumferential flange portion for placing the seal is provided, and the seal made of an organic elastomeric material is applied by means of a pointed tool. The component and the seal enter into a chemical bond with each other.
Vorzugsweise ist das Spitzwerkzeugs derart ausgebildet, dass die resultierende Dichtung mit ihrem Dichtungsprofil auf einer Dichtungsfläche des Flachbereichs angeordnet ist und den Flanschbereich lateral umgreift, so dass die Dichtung zumindest teilweise auf der oberen Flanschfläche angeordnet ist. Der Flanschbereich ist hierfür im wesentlichen L-förmig ausgebildet. Weiterhin kann das Bauteil auf eine Temperatur in einem Bereich von ungefähr 100°C bis 150°C vorgeheizt bereitgestellt sein.Preferably, the pointed tool is formed such that the resulting seal is arranged with its sealing profile on a sealing surface of the flat region and laterally surrounds the flange region, so that the seal is at least partially disposed on the upper flange. The flange portion is formed for this purpose substantially L-shaped. Furthermore, the component may be provided preheated to a temperature in a range of about 100 ° C to 150 ° C.
Die Erfindung wird anhand nachfolgender Zeichnungen beispielhaft anhand einer Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1
- eine erste schematische perspektivische Schnittansicht einer Bauteils mit integrierter Dichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- Fig. 2
- eine zweite schematische perspektivische Schnittansicht des Bauteils nach Fig. 1 mit Verschraubungspunkt; und
- Fig. 3
- eine dritte schematische perspektivische Schnittansicht des Bauteils nach Fig. 1 und 2 mit Verschraubungspunkt und Blick auf das Dichtungsprofil.
- Fig. 1
- a first schematic perspective sectional view of a component with integrated seal according to an embodiment of the invention;
- Fig. 2
- a second schematic perspective sectional view of the component of Figure 1 with Verschraubungspunkt. and
- Fig. 3
- a third schematic perspective sectional view of the component according to FIGS. 1 and 2 with screwing point and view of the sealing profile.
In den Figuren wie auch in der Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um gleiche oder ähnliche Bauteile oder Elemente zu bezeichnen.In the figures as well as in the description, like reference numerals are used to designate the same or similar components or elements.
Unter Bezug auf Fig. 1 ist ein aus Kunststoff bestehendes Bauteil einer Brennkraftmaschine mit integrierter Dichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielhaft ausgeführt. Der dargestellte Bauteilausschnitt nach Fig. 1 könnte konkret ein Deckel, eine Zylinderkopfhaube, eine Ölwanne oder dergleichen sein. Das mit integrierter Dichtung versehene Bauteil ist im allgemeinen als 100 in den Figuren bezeichnet, während die angespritzte Dichtung, die in dieser Ausführungsform beispielhaft als Doppellippen-Dichtung ausgeführt ist, als 200 bezeichnet ist. Das Dichtprofil der Doppellippen-Dichtung ist als 210 in den Figuren benannt.Referring to FIG. 1, a plastic-made member of an integrated-gasoline engine according to an embodiment of the present invention is exemplified. The illustrated component cutout according to FIG. 1 could concretely be a cover, a cylinder head cover, an oil sump or the like. The integral gasketed component is generally designated 100 in the figures, while the molded gasket, exemplified as a double lip gasket in this embodiment, is designated 200. The sealing profile of the double-lip seal is named as 210 in the figures.
Selbstverständlich sind ebenfalls Dichtprofile mit einer Dichtlippe oder mehreren Dichtlippen möglich.Of course, also sealing profiles with a sealing lip or more sealing lips are possible.
Das Bauteil 100, d.h. beispielsweise der Deckel, die Zylinderkopfhaube, die Ölwanne etc, ist wie vorstehend beschrieben aus Kunststoff gefertigt, vorzugsweise aus einem Polyamid. Als Dichtungssubstanz werden Elastomere verwendet, insbesondere vorzugsweise ausgewählte organische Elastomere und keine herkömmlichen anorganischen Elastomere wie zum Beispiel Silikon. Aus dem Bereich der organischen Elastomere werden vor allem Kautschuke wie zum Beispiel Fluorkautschuke (FPM), Acrylatkautschuke, Polyacrylat-Acrylharze, Polyacrylate (ACM) und Ethylenacrylate (AEM) bevorzugt verwendet. Für den Spitzprozess ist unter anderem die Viskosität und insbesondere die Mooney-Viskosität, d.h. ein Maß für die Scherviskosität, der verwendeten organischen Elastomere zu berücksichtigen. Je nach Werkstoffwahl und Shore A Härte sollte die Mooney-Viskosität ML (1+4) der organischen Elastomere, gemessen bei 100°C, günstigerweise in einem Bereich von ungefähr 20 bis 100 liegen. Um eine chemische Bindung zwischen dem aus Kunststoff bestehenden Bauteil und der angespritzten Dichtung aus AEM oder ACM zu gewährleisten, sollte die Mooney-Viskosität (ML (1+4) bei 100°C) bei dieser Werkstoffwahl im Bereich von ungefähr 25 bis 50 liegen.The
Die Verbindung von Bauteil aus Kunststoff und Dichtung aus einem Elastomer kann durch direkte Haftung der Werkstoffe aneinander oder mit Hilfe eines zusätzlich aufgebrachten Haftvermittlers erfolgen. Alternativ kann der Kunststoff des Bauteils bzw. das Elastomer der Dichtung modifiziert werden, um die Haftung in Form zum Beispiel einer chemischen Bindung zu ermöglichen.The connection of the component made of plastic and seal made of an elastomer can be done by direct adhesion of the materials to each other or with the aid of an additionally applied adhesion promoter. Alternatively, the plastic of the component or the elastomer of the seal may be modified to allow adhesion in the form of, for example, a chemical bond.
Ferner ist für eine chemische Bindung zwischen Bauteil und angespritzter Dichtung vorzugsweise ein geeignetes Vernetzungssystem des Elastomers zu wählen, das chemisch kompatible bzw. eine geeignete chemische Verbindung eingeht. Für ein aus Polyamid bestehendem Bauteil könnte das Vernetzungssystem auf der Basis von Hexamethylendiamincarbamat und N,N'-Di-Ortho-Tolylguanidin ausgeführt sein, um die chemische Verbindung des Polyamid mit dem Elastomer zu gewährleisten.Furthermore, for a chemical bond between the component and the molded seal, it is preferable to choose a suitable crosslinking system of the elastomer which forms a chemically compatible or a suitable chemical compound. For a component consisting of polyamide, the crosslinking system could be based on hexamethylenediamine carbamate and N, N'-di-ortho-tolylguanidine to ensure the chemical combination of the polyamide with the elastomer.
Eine gute chemische Bindung zwischen dem Bauteil aus Kunststoff und der angespritzten Dichtung wird ferner vorzugsweise durch vorwärmen des Bauteils gewährleistet. Geeigneterweise wird das Bauteil vor dem aufspritzen der Dichtung, d.h. dem Spritzprozess, auf eine Temperatur in dem Bereich von ungefähr 100°C bis 150°C erwärmt.A good chemical bond between the plastic component and the molded seal is further preferably ensured by preheating the component. Suitably, the component is heated to a temperature in the range of about 100 ° C to 150 ° C prior to spraying the seal, ie the injection process.
Abschließend ist zu bemerken, dass die Kombination von Kunststoff des Bauteils und Elastomer der Dichtung, den integriert mit dem Bauteil vorgesehen ist, den Anforderungen der Einsatzumgebung zu genügen haben. Das heißt, dass die Anforderungen unter anderem bestimmend für die Auswahl des Kunststoffs bzw. des Elastomers sind. Insbesondere sind Temperaturbeanspruchung, Kriecheffekte des Werkstoffs (Bauteilwerkstoffs, Dichtungswerkstoffs) und Steifigkeit zu Berücksichtigen. Ebenso ist die Zusammenwirkung von dem Bauteil mit dem weiteren Bauteil, gegen das die Dichtung erfolgen soll bzw. gegen dessen Oberfläche die Dichtung erfolgen soll, zu berücksichtigen. Insbesondere sind unterschiedliche physikalische Eigenschaften der für die Bauteile verwendeten Werkstoffe in diesem Zusammenhang von Interesse. So kann das aus Kunststoff bestehende, mit integrierter Dichtung versehene Bauteil gegen ein aus Metall gefertigtes Bauteil dichten, wobei die physikalischen Eigenschaften insbesondere im Hinblick auf temperatur-bedingte differierende Expansionseigenschaften und differierende Steifigkeitseigenschaften zu berücksichtigen sind.Finally, it should be noted that the combination of plastic of the component and elastomer of the gasket, which is integrated with the component, must meet the requirements of the environment of use. This means that the requirements are, inter alia, decisive for the choice of the plastic or the elastomer. In particular, temperature stress, creep effects of the material (component material, sealing material) and rigidity have to be considered. Likewise, the interaction of the component with the other component, against which the seal is to take place or against the surface of the seal is to take into account. In particular, different physical properties of the materials used for the components in this context are of interest. For example, the component made of plastic and provided with an integrated seal can seal against a component made of metal, the physical properties in particular being taken into account with regard to temperature-induced differing expansion properties and differing stiffness properties.
In Zusammenwirkung mit der vorstehend beschriebenen chemischen Bindung der angespritzten Dichtung auf Basis eines organischen Elastomers an das Bauteil aus Kunststoff wird eine vorteilhafte neuartige Geometrie des Bauteils mit integrierter Dichtung im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen. Die neuartige Geometrie betrifft den Flanschbereich des Bauteils, in dem die integrierte Dichtung angeordnet ist. Unter Bezug auf Fig. 1 ist in der perspektivischen Schnittansicht, eine Querschnittfläche 120 des Bauteils schematisch dargestellt. Der Flanschbereich des Bauteils ist mit einem L-förmigen Überstand nach außen hin ausgebildet, d.h. der Flanschbereich ist L-förmig ausgebildet. Der L-förmige Überstand ist in den Figuren im allgemeinen als 130 gekennzeichnet.In conjunction with the above-described chemical bonding of the molded organic elastomer seal to the plastic component, a novel advantageous geometry of the integral seal component is proposed within the scope of the present invention. The novel geometry relates to the flange region of the component in which the integrated seal is arranged. Referring to FIG. 1, in the perspective sectional view, a
Der Flanschbereich weist eine untere Flanschfläche, im folgenden ebenso als Dichtungsprofilfläche bezeichnet, die im montierten Zustand des Bauteils in Richtung auf eine Dichtungsgegenfläche eines Gegen- oder Konterbauteils (nicht gezeigt) gerichtet ist und eine obere Flanschfläche auf, die parallel zu der unteren Fläche angeordnet ist und im montierten Zustand weg von Dichtungsgegenfläche des Gegen- oder Konterbauteils gerichtet.The flange portion has a lower flange surface, hereinafter also referred to as a sealing profile surface, which is directed in the mounted state of the component towards a sealing counter surface of a counter or counterpart component (not shown) and an upper flange surface, which is arranged parallel to the lower surface and directed in the mounted state away from sealing counter surface of the counter or counterpart component.
Die Dichtung ist um den Flanschbereich herumgezogen. Das heißt dass die Dichtung, deren Dichtprofil aus der Dichtungsprofilfläche angeordnet ist, umfasst lateral nach außen hin den L-förmigen Überstand des Flanschbereichs, so dass eine seitliche Flanschfläche des Flanschbereichs von der Dichtung decket ist, und ist zumindest teilweise die obere Flanschfläche des L-förmigen Überstands des Flachbereichs überdeckend angeordnet. Auf der oberen Flanschfläche ist eine Abdichtkante 300 vorgesehen, bis zu der der Elastomer-Werkstoff der Dichtung geführt wird und mit der die Dichtung vorzugsweise nach oben hin flächig abschließt. Weiterhin weist die Dichtung ebenfalls eine Dichtkante 310 auf, die auf der Dichtungsprofilfläche angeordnet verläuft.The seal is pulled around the flange area. That is, the seal whose sealing profile is disposed of the sealing profile surface includes laterally outwardly the L-shaped protrusion of the flange portion such that a lateral flange surface of the flange portion is covered by the seal, and is at least partially the upper flange surface of the flange. arranged projecting projection of the flat area overlapping. On the upper flange surface, a sealing
Die lateral den Flanschbereich umfassende Dichtung weist zudem den Vorteil auf, dass die Dichtung bzw. das Dichtungsprofil mehr in Richtung auf die laterale Kante des Bauteils angeordnet werden kann, so dass der Flanschbereich besser ausgenutzt werden kann. Die ist nicht der Fall, wenn die Dichtung vollständig auf der Dichtprofilfläche bzw. der unteren Flanschfläche angeordnet wäre und dort dementsprechend beidseitig abgeprägt würde. In der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Geometrie ist die Dichtung nur einseitig, der lateralen Kante gegenüberliegend abgeprägt.The seal laterally surrounding the flange region also has the advantage that the seal or the sealing profile can be arranged more in the direction of the lateral edge of the component, so that the flange region can be better utilized. This is not the case if the seal were arranged completely on the sealing profile surface or the lower flange surface and accordingly would be stamped on both sides. In the geometry proposed according to the invention, the seal is stamped on one side only, opposite the lateral edge.
Das Werkzeug bzw. das Spitzwerkzeug zum Ausbringen der gespritzten Dichtung mit vorstehend beschriebener Dichtungsgeometrie ist mit Abprägebereichen in Entsprechung mit der Abdichtkante 300 auf der oberen Flanschfläche und einer Dichtkante 310 auf der unteren Flanschfläche bzw. der Dichtungsprofilfläche versehen. In den Abprägebereichen dichtet das Werkzeug während des Spritzprozesses gegen das Bauteil ab, so dass die vorstehend erläuterte Dichtungsgeometrie, die eine Umfassung des Flachbereichs vorsieht, erhalten wird.The tool for applying the injection molded gasket having the above-described gasket geometry is provided with embossing areas corresponding to the sealing
Zur mechanischen Versteifung von Bauteilen aus Kunststoff, wie sie hier diskutiert werden, werden oftmals zusätzliche Versteifungsrippen 110 oder andere Versteifungsstrukturen gleicher Funktion einsetzt, um den Flanschbereich des Bauteils zu versteifen, um die Dichtwirkung der Dichtung zu gewährleisten bzw. zu verbessern. Beispielhaft ist in Fig. 1 eine Versteifungsrippe 110 illustriert. Die den Flansch umfassende bzw. umlaufende Dichtung umfasst bzw. umläuft die Versteifungsrippe 110, die ebenso von einer Abdichtkante 305, die in Verbindung mit der Abdichtkante 300 steht, umlaufen wird.For mechanical stiffening of plastic components, as discussed herein, additional stiffening
Das vorstehend erläuterte Werkzeug bzw. das Spitzwerkzeug ist in Entsprechung mit dem Verlauf der Abdichtkanten 300 und 305 abgepasst, um die vorstehend ausgeführte Umfassung der Versteifungsrippen 110 bzw. der Versteifungsstrukturen durch die Dichtungsgeometrie zu ermöglichen.The above-discussed tool or tip tool is fitted in correspondence with the course of the sealing edges 300 and 305 to allow the above embracing of the stiffening
Fig. 2 zeigt eine zweite schematische perspektivische Schnittansicht des Bauteils entsprechend der in Fig. 1 illustrierten Ausführungsform. Die in Fig. 2 dargestellte Schnittansicht zeigt im wesentlichen eine Aufsicht auf die obere Flanschfläche und einen in dem Bauteil zu dessen Montage vorgesehenen Verschraubungspunkt 150.Fig. 2 shows a second schematic perspective sectional view of the component according to the embodiment illustrated in Fig. 1. The sectional view illustrated in FIG. 2 essentially shows a plan view of the upper flange surface and a screwing
Zur beispielhaften Illustration ist das Bauteil mit drei Versteifungsrippen 110 versehen, die jeweils eine an die Geometrie der Versteifungsrippen 110 angepasste Abdichtkante (305) aufweisen und von der Dichtung wie vorstehend beschrieben umfasst werden.By way of example, the component is provided with three stiffening
Der Verschraubungspunkt 150 zeigt beispielhaft eine Möglichkeit auf, einen Augenbereich bzw. eine Durchführung bereitzustellen, mittels dessen das Bauteil an dem Konterbauteil befestigt werden kann. Vorteilhafterweise dient der Verschraubungspunkt 150 zur Durchführung einer Schraube die in das Konterbauteil eingeschraubt wird, um das Bauteil mit dem Dichtprofil der Dichtung gegen das Konterbauteil zu fixieren. Bei der Fixierung wird üblicherweise eine vorbestimmte Anpresskraft eingestellt. Zur mechanischen Stabilisierung und/oder Versteifung eines derartigen Verschraubungspunkts 150 kann eine Verstärkung 140 wie beispielsweise eine Hülse vorgesehen sein, die vorzugsweise aus einem Kunststoff-Werkstoff oder metallischen Werkstoff gefertigt sein kann. Derartige Durchführungen bzw. Verschraubungspunkte 150 sind vorteilhafterweise im wesentlichen im Flanschbereich angeordnet, so dass die vorbestimmten Anpresskräfte, die durch die Fixierung des Bauteils anhand der Verschraubungspunkte 150 erzeugt werden, möglichst unmittelbar auf die Dichtung bzw. das Dichtungsprofil wirken.The
Ergänzend können bei derartigen Durchführungen (bzw. Verschraubungspunkten 150) Entkopplungselemente zur akustischen Entkopplung des Bauteils von dem Konterbauteil und/oder Abstandhalter vorgesehen sein. Die Entkopplungselemente bzw. die Abstandhalter können hierbei zusammen mit der Dichtung angespritzt werden oder aus einem anderen Werkstoff mit eventuell verschiedener Shore A Härte gebildet sein. Die Entkopplungselemente bzw. die Abstandhalter können somit ebenfalls integriert vorgesehen sein.In addition, decoupling elements for acoustic decoupling of the component from the counterpart component and / or spacers may be provided in such bushings (or screwing points 150). The decoupling elements or the spacers can in this case be molded together with the seal or be formed of a different material with possibly different Shore A hardness. The decoupling elements or the spacers can thus also be provided integrated.
Abschließend zeigt Fig. 3 eine dritte schematische perspektivische Schnittansicht des Bauteils entsprechend der in Fig. 1 bzw. 2 illustrierten Ausführungsform. Die in Fig. 3 dargestellte Schnittansicht zeigt im wesentlichen eine Aufsicht auf die Dichtprofilfläche, d.h. die untere Flanschfläche, und den Verschraubungspunkt 150 mit Hülse 140. In der perspektivische Schnittansicht von Fig. 3 ist das Doppellippen-Profil der Dichtung deutlich zu erkennen. Die Dichtung wird im Bereich des Verschraubungspunkts 150 um den Verschraubungspunkt 150 mit Hülle 140 herum geführt. Bei ausreichendem Platz wird die Dichtung als Dichtlippen herumgeführt. Alternativ ist es jedoch ebenfalls möglich, an Engstellen, insbesondere im Bereich von Verschraubungspunkten, wie der Verschraubungspunkt 150 das Dichtungsprofil in Form einer Doppellippe zusammenzuführen, so dass zumindest bereichsweise das Dichtungsprofil als Einzellippe ausgeführt ist. Äquivalentes gilt natürlich ebenso für mehrlippige Ausführungen des Dichtungsprofil, das an Engstellen auf eine reduzierte Zahl an Dichtungslippen zusammengeführt werden kann.Finally, FIG. 3 shows a third schematic perspective sectional view of the component corresponding to the embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2. The sectional view shown in Fig. 3 shows a plan view of the sealing profile surface, ie the lower flange surface, and the
Vorteilhafterweise kann der Flanschbereich mit zusätzlichen Durchgängen 220 versehen sein. Derartige Durchgänge können beispielsweise während des Spritzprozesses zum Aufbringen der Dichtung mit dem Elastomer gefüllt werden, so dass eine unmittelbare Kopplung von auf der oberen Flanschfläche aufgebrachter Dichtung und auf der unteren Flanschfläche aufgebrachter Dichtung erhalten wird, die eine Stabilisierung der Dichtungsgeometrie ergänzend zu der Bindung von Dichtung und Bauteil bewirkt. Alternative kann eine mechanische Fixierung der Dichtung in vorstehend beschriebener Wirkung ebenfalls durch eine zusätzliches Fixierelement erhalten werden, das in die Durchgänge 220 eingreift oder durch die Durchgänge 220 durchgreift.Advantageously, the flange area can be provided with
Claims (15)
dadurch gekennzeichnet, dass
das Bauteil einen Kunststoff-Werkstoff aufweist;
die Dichtung einen organischen Elastomer-Werkstoff aufweist; und
das Bauteil und die Dichtung miteinander chemisch verbunden sind.Cover component of an internal combustion engine with integrated elastic seal, for example cylinder head cover or oil sump, wherein the component has a peripheral flange region for arranging the seal,
characterized in that
the component comprises a plastic material;
the seal comprises an organic elastomeric material; and
the component and the seal are chemically bonded together.
der Flanschbereich im wesentlichen L-förmig ausgebildet ist und
die Dichtung mit ihrem Dichtungsprofil auf einer Dichtungsfläche des Flachbereichs angeordnet ist und den Flanschbereich lateral umgreift, so dass die Dichtung zumindest teilweise auf der oberen Flanschfläche angeordnet ist.Component according to claim 1, characterized in that
the flange portion is formed substantially L-shaped and
the seal is arranged with its sealing profile on a sealing surface of the flat region and engages around the flange region laterally, so that the seal is arranged at least partially on the upper flange surface.
gekennzeichnet durch
Bereitstellen des Bauteils mit einem umlaufenden Flanschbereich zum Anordnen der Dichtung, und
Aufspritzen der aus einem organischen Elastomer bestehenden Dichtung mittels eines Spitzwerkzeugs, wobei das Bauteil und die Dichtung miteinander eine chemische Verbindung eingehen.Method for producing a cover component of an internal combustion engine with integrated elastic seal, such as a cylinder head cover or oil sump,
marked by
Providing the component with a circumferential flange portion for arranging the seal, and
Injection of the organic elastomer seal by means of a pointed tool, wherein the component and the seal form a chemical bond with each other.
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