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Die
Erfindung betrifft eine Dichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, die mit
einem Befestigungsabschnitt und einem Dichtungsabschnitt versehen
ist. Der Dichtungsabschnitt ist aus einem elastisch verformbaren
Werkstoff gefertigt und weist wenigstens eine Hohlkammer auf.
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Eine
derartige Dichtung kommt beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug
in Form eines Dichtungsstranges im Bereich einer Fahrzeugtür oder einer Heckklappe
zum Einsatz. Zur Befestigung an einem Karosserieflansch weist der
Dichtungsstrang einen Befestigungsabschnitt auf. Ein mit dem Befestigungsabschnitt
verbundener, elastisch verformbarer Dichtungsabschnitt, beispielsweise
in Form eines Hohlkammerprofils, liegt in geschlossener Stellung von
beispielsweise der Heckklappe an dieser dichtend an und gewährleistet
so die Abdichtung der Heckklappe. Insbesondere in gekrümmten Bereichen des
Verlaufes des Karosserieflansches ergibt sich die Problematik, dass
es infolge der durch die Krümmung
auftretenden Spannungen zu einem Ausbeulen der Hohlkammerwandung
und zur Bildung von Falten in der Wandung kommen kann. Um dies zu verhindern,
sind aus dem Stand der Technik bereits einige Maßnahmen bekannt.
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In
der
DE 85 19 013 U1 ist
ein Dichtstreifen beschrieben, der sich aus einem im Querschnitt U-förmigen Befestigungsabschnitt
und einem mit einer Hohlkammer versehenen Dichtungsabschnitt zusammensetzt.
An der Innenfläche
des Dichtungsabschnittes sind in Bereichen, in denen der Dichtungsabschnitt starken
Biegungen ausgesetzt ist, Riefen angeordnet. Diese Riefen erzeugen
eine Vorspannung, wodurch die bei der Biegung des Dichtungsabschnittes
auftretenden Spannungen verringert werden. Hier tritt allerdings
der Nachteil auf, dass sich die Platzierung und Anbringung der Riefen
innerhalb des Dichtungsabschnitts insbesondere bei einem langen
Dichtungsstrang als vergleichsweise schwierig erweist.
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In
der
DE 202 16 759
U1 ist eine durch variable Extrusion gefertigte Dichtung
beschrieben, die einen Befestigungsabschnitt und einen durch eine Hohlkammer
gebildeten Dichtungsabschnitt aufweist. Die Hohlkammer ist in Bereichen,
die einer verhältnismäßig starken
Krümmung
unterzogen werden, abschnittsweise mit die Formstabilität erhöhenden Verstärkungen
versehen. Die Verstärkungen
verhindern, dass die Wandung des Hohlkammerprofils durch die in
den Krümmungen
verstärkt
im Querschnitt vorhandenen Spannungen zur Mitte des Dichtungsprofils
hin einfällt.
Die Verstärkungen
sind als wenigstens abschnittsweise Verdickung der Wandung des Dichtungsabschnittes
oder in Form eines Steges ausgeführt.
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Ferner
ist in der
DE 33 01
935 C2 eine Dichtleiste für verschließbare Öffnungen in Karosserien von
Kraftfahrzeugen offenbart. Die Dichtleiste weist einen an einem
Karosserieflansch befestigbaren Befestigungsabschnitt und einen
Dichtungsabschnitt auf, der mit einer Hohlkammer versehen ist. In
der Hohlkammer ist ein Steg angeordnet, der sich parallel zur Krümmungsebene
erstreckt und ausschließlich
in den gekrümmten
Bereichen angeordnet ist. Der Steg stützt den Dichtungsabschnitt
in gekrümmten
Bereichen ab.
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Bei
den beiden zuletzt genannten Maßnahmen
ergibt sich der Nachteil eines verhältnismäßig hohen Materialverbrauchs
für den
Dichtungsabschnitt infolge der Ausbildung der Wandverstärkungen
beziehungsweise der Stege. Dies führt zu relativ hohen Fertigungskosten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung anzugeben, deren
Dichtungsabschnitt auch bei einer Krümmung eine stabile Form aufweist. Dabei
soll die Ausgestaltung des Dichtungsabschnittes bei in wirtschaftlicher
Hinsicht kostengünstiger Fertigung
einen verhältnismäßig geringen
Materialverbrauch erfordern.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist bei einer Dichtung mit den eingangs genannten
Merkmalen in Übereinstimmung
mit Anspruch 1 erfindungsgemäß vorgesehen,
dass der Dichtungsabschnitt im Querschnitt in wenigstens drei Segmente
gegliedert ist. Die Segmente sind über einen Verbindungsbereich miteinander
verbunden. Der Verbindungsbereich weist eine geringere Steifigkeit
als wenigstens eines der an den Verbindungsbereich angrenzenden
Segmente auf.
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Die
erfindungsgemäße Dichtung
beruht auf der Erkenntnis, durch die Segmentierung des Dichtungsabschnitts
quasi Starrkörper
auszubilden, in denen – ähnlich wie
bei einem Fachwerk – bei
Beanspruchung durch eine äußere Kraft
nahezu nur axiale Zug- oder Druckkräfte auftreten. Dabei wirken
die Verbindungsbereiche bis zu einem gewissen Grad als Gelenke.
Auf diese Weise wird ein statisch unbestimmtes System erzeugt, dessen
Freiheitsgrade eine gezielte Verschiebung der Verbindungsbereiche ermöglichen.
So wird im spannungsbeaufschlagten Zustand des Dichtungsabschnittes,
insbesondere in gekrümmten
Bereichen der Dichtung, eine weitgehend vorbestimmte Verformung
des Dichtungsabschnittes sichergestellt. Die Segmente verhalten
sich infolge ihrer größeren Steifigkeit
im Vergleich zu den Verbindungsbereichen wie Starrkörper. Aufgrund
der Verschiebbarkeit der gelenkig wirkenden Verbindungsbereiche
längs kinematisch
möglicher
Richtungen relativ zur Biegeachse kommt es im Vergleich zu herkömmlichen
verhältnismäßig starren
Dichtungsabschnitten zu einer Spannungsentlastung.
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Mit
der Erfindung wird eine Dichtung geschaffen, bei der auch in den
Bereichen des Dichtungsabschnitts, die einer starken Krümmung ausgesetzt
sind, ein Ausbeulen des Dichtungsabschnitts und die Bildung von
Falten weitgehend verhindert wird.
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Die
erfindungsgemäße Dichtung
wird bevorzugt für
die Abdichtung von beweglichen Bauteilen wie Türen, Fenster und Klappen, insbesondere
bei Kraftfahrzeugen, eingesetzt. Dabei soll die Dichtung den Spalt
zwischen dem beweglichen Bauteil und einem feststehenden Bauteil,
beispielsweise einem Rahmen, abdichten.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Dichtung sind in den Ansprüchen 2 bis
14 beschrieben.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
besteht darin, dass die Steifigkeit des Verbindungsbereiches geringer
als die Steifigkeit der an den Verbindungsbereich angrenzenden Segmente
ist. So wird gewährleistet,
dass der Verbindungsbereich eine geringere Steifigkeit als jedes
der an diesen Verbindungsbereich angrenzenden Segmente hat. Dies
führt zu einer
deutlichen Ausbildung eines Gelenkes in dem Verbindungsbereich zwischen
den als Starrkörper wirkenden
angrenzenden Segmenten und ermöglicht die
Verschiebung des Verbindungsbereiches in eine bestimmte Richtung.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Steifigkeit
der Verbindungsbereiche und/oder die Steifigkeit der Segmente im
wesentlichen gleich groß ist.
Dies vereinfacht die Herstellung, da der Dichtungsabschnitt nur
mit einer verhältnismäßig geringen
Anzahl unterschiedlicher Steifigkeiten ausgestattet werden muss.
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Zweckmäßigerweise
ist die Steifigkeit der Segmente und/oder die Steifigkeit der Verbindungsbereiche
durch die Form, vorzugsweise die Wandstärke, des Dichtungsabschnittes,
oder den Werkstoff, aus dem der Dichtungsabschnitt besteht, bestimmt.
Danach können
für die
Segmente beziehungsweise Verbindungsbereiche verwendete elastomere
Werkstoffe so konfiguriert und bemessen werden, dass das gewünschte Verformungsverhalten des
Dichtungsabschnittes eintritt.
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Bevorzugt
ist die Steifigkeit wenigstens eines der Segmente durch einen Einleger
bestimmt. Mit einer derartigen Armierung, beispielsweise mittels
eines metallischen Einlegers, kann die Steifigkeit des Segments
gezielt angepasst werden. Ein solcher eingebetteter Einleger kann
auch nur abschnittsweise vorgesehen sein.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
hat der Dichtungsabschnitt eine vorgegebene Biegeachse und die Segmente
sind symmetrisch oder asymmetrisch zu der Biegeachse angeordnet.
Vor allem eine asymmetrische Segmentierung ermöglicht es, die neutrale Faser
und damit die Biegelinie des Dichtungsabschnittes gezielt festzulegen.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung grenzt wenigstens eines der
Segmente an den Befestigungsabschnitt an. Das an den Befestigungsabschnitt
angrenzende Segment ist vorzugsweise über einen Verbindungsbereich
mit dem Befestigungsabschnitt verbunden. Auf diese Weise kann die
Elastizität
im Übergangsbereich
von dem Befestigungsabschnitt zu dem Dichtungsabschnitt erhöht werden.
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Um
störende
Reibgeräusche
und ein Anhaften des Dichtungsabschnittes an der Dichtfläche des zweiten
Bauteils zu vermeiden, ist der Dichtungsabschnitt mit einer reibungsvermindernden
Beflockung oder Beschichtung, beispielsweise mit einem Gleitlack,
versehen.
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Von
Vorteil ist es ferner, wenn der Befestigungsabschnitt zwei Schenkel
aufweist, die eine Nut bilden. Auf diese Weise kann die Dichtung
auf ein feststehendes Bauteil, beispielsweise ein Karosserieflansch,
aufgesteckt werden. Dabei weisen die Schenkel bevorzugt mehrere
Haltelippen zur Befestigung des Befestigungsabschnittes auf, um
eine formschlüssige
und/oder kraftschlüssige
Befestigung des Befestigungsabschnittes an dem feststehenden Bauteil
zu erreichen.
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Um
eine ausreichende Stabilität
des Befestigungsabschnittes zu gewährleisten, ist dieser vorteilhafterweise
durch einen Verstärkungsträger armiert. Der
Verstärkungsträger ist
vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff gefertigt und im Querschnitt annähernd U-förmig ausgestaltet.
Zudem kann der Verstärkungsträger mit
einer Vielzahl von Öffnungen versehen
sein. So wird dem Verstärkungsträger eine ausreichende
Verformungsfähigkeit
verliehen, wodurch die Dichtung an einen gekrümmten Verlauf des festen Bauteils
angepasst werden kann.
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In
Hinsicht auf eine einfache und kostengünstige Herstellung sind der
Dichtungsabschnitt und/oder der Befestigungsabschnitt aus einem
elastomeren Werkstoff, vorzugsweise aus einem thermoplastischen
Elastomer (TPE) oder Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), extrudiert.
Der Befestigungsabschnitt ist zweckmäßigerweise durch Koextrusion
mit dem Dichtungsabschnitt verbunden.
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Nachfolgend
wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter erläutert. Dabei zeigen
schematisch:
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1a einen
Querschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung;
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1b den
Querschnitt gemäß 1 mit einer abstrahierten Darstellung
des Dichtungsabschnittes;
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2 einen
Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung mit
einer abstrahierten Darstellung des Dichtungsabschnittes;
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3 einen
Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung mit
einer abstrahierten Darstellung des Dichtungsabschnittes und
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4 einen
Querschnitt durch eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung mit
einer abstrahierten Darstellung des Dichtungsabschnittes.
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Die 1a zeigt
einen Querschnitt durch eine Dichtung in Form eines sich in einer
Längsrichtung
erstreckenden Dichtungsstranges für die Abdichtung einer Fahrzeugtür oder einer
Heckklappe eines Kraftfahrzeugs.
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Die
Dichtung ist in einen Befestigungsabschnitt 10 und einen
Dichtungsabschnitt 20 unterteilt. Der Dichtungsabschnitt 20 wird
durch eine Wandung 21 aus einem elastomeren Werkstoff gebildet.
Innerhalb dieser Wandung 21 ist eine mit Luft gefüllte Hohlkammer 30 ausgebildet.
Der Dichtungsabschnitt 20 und der Befestigungsabschnitt 10 sind
symmetrisch zu einer Biegeachse 22 ausgebildet, um welche die
Dichtung in Längsrichtung
gekrümmt
werden kann.
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Wie
weiterhin aus 1a zu erkennen, ist der Befestigungsabschnitt 10 U-förmig ausgestaltet und umfasst
zwei Schenkel 11, 12 sowie einen die Schenkel 11, 12 verbindenden
Basisabschnitt 13. Die Schenkel 11, 12 bilden
eine Nut 15 und weisen jeweils zwei nach innen gerichtete
Haltelippen 14 auf. In der Nut 15 kann beispielsweise
ein Karosserieflansch angeordnet werden. Der Befestigungsabschnitt 10 ist
mittels der Haltlippen 14 zumindest kraftschlüssig an
dem Karosserieflansch befestigbar. Weiterhin ist der Befestigungsabschnitt 10 durch
einen metallischen Verstärkungsträger 16 armiert,
um so einen ausreichenden Kraftschluß an dem Karosserieflansch
zu gewährleisten.
Die in den 1a bis 4 ansatzweise
angedeuteten Befestigungsabschnitte 10 sind identisch zu
dem in 1 gezeigten Befestigungsabschnitt 10 ausgebildet.
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Die
Wandung 21 ist in drei Segmente 40, 41 und 42 gegliedert,
wobei die Segmente 40 und 41 durch einen Verbindungsbereich 50 und
die Segmente 41 und 42 durch einen weiteren Verbindungsbereich 51 miteinander
verbunden sind. Die Verbindungsbereiche 50 und 51 bestehen
aus einem elastomeren Werkstoff mit einer geringeren Steifigkeit
als die Steifigkeit der Segmente 40, 41, 42.
Die Segmente 40, 42 sind stoffschlüssig mit
dem Befestigungsabschnitt 10 verbunden. Aufgrund der unterschiedlichen
Steifigkeiten der Verbindungsbereiche 50, 51 und
der Segmente 40, 41, 42 wird der Dichtungsabschnitt 20 in
einem gekrümmten
Bereich gezielt verformt, wodurch eine Spannungsentlastung im Querschnitt
eintritt. Dies verhindert ein Ausbeulen der Wandung 21 sowie
die Bildung von Falten in der Wandung 21.
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1b zeigt
die Dichtung gemäß 1a mit einer
abstrahierten Darstellung des Dichtungsabschnittes 20.
Diese abstrahierte Darstellung soll die segmentweise Gliederung
des Dichtungsabschnittes 20 verdeutlichen. Dazu sind die
Segmente 40, 41, 42 als Stäbe dargestellt.
Die weitgehend gelenkig wirkenden Verbindungsbereiche 50, 51 sind
als Gelenkpunkte ausgeführt.
Das sich derart aus Stäben
und Gelenkpunkten zusammensetzende Stabtragwerk bildet ein statisch
unbestimmtes System, welches durch seine Gelenkpunkte 50, 51 translatorische Freiheitsgrade
zur Verfügung
stellt, die eine Entlastungsverformung des Dichtungsabschnittes 20 zulassen.
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In
Fortführung
von 1b zeigt 2 – wiederum
in abstrahierter Darstellung – ein
fachwerkähnliches
Tragsystem des Dichtungsabschnittes 10 mit drei Segmenten 40, 41, 42 und
vier Verbindungsbereichen 50, 51, 52, 53.
Infolge der im Anschlussbereich der Wandung 21 an den Befestigungsabschnitt 10 im
Vergleich zu 1a zusätzlich eingeführten Verbindungsbereiche 52, 53 wird
ein gelenkig wirkender Anschluss des Dichtungsabschnittes 20 an den
Befestigungsabschnitt 10 erzielt. So kann die Elastizität des Dichtungsabschnittes 20 im
Anschlussbereich an den Befestigungsabschnitt 10 im Vergleich
zu 1a und den Anforderungen entsprechend erhöht werden.
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In
Weiterbildung von 2 stellt 3 in abstrahierter
Weise ein mit weiteren Bewegungsfreiheitsgraden versehenes polygonartiges
Stabtragwerk dar. Die Verformbarkeit des Dichtungsabschnittes 20 wird
bei dieser Ausführung
durch den im Vergleich zu 2 zusätzlich vorhandenen
Verbindungsbereich 55 und das zusätzlich vorhandene Segment 43 beeinflusst.
Um insbesondere ein Einfallen der Segmente 41, 43 in
Richtung des Befestigungsabschnittes 10 zu verhindern,
ist der Verbindungsbereich 55 steifer als die Verbindungsbereiche 50, 51 ausgebildet.
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Schließlich zeigt 4 in
Weiterführung
der Ausführungsform
gemäß 3 zusätzliche
zwei Segmente 44, 45 und zwei zusätzliche
Verbindungsbereiche 54, 56. Auf diese Weise ist
die Verformung des Dichtungsabschnittes 20 in einem noch
größeren Maße als bei
den vorangegangen Ausführungsformen
steuerbar. Ob der Dichtungsabschnitt 20 dadurch auch elastischer
wird, hängt
aber zugleich von der Steifigkeit der Segmente 40, 41, 42, 43, 44, 45 ab.
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In
weiteren möglichen
Ausführungsformen kann
beispielsweise auf die in den 2 bis 4 dargestellten
Verbindungsbereiche 52 und 53 verzichtet werden,
um so eine weitgehend biegesteife Anbindung des Dichtungsabschnittes 20 an
den Befestigungsabschnitt 10 zu ermöglichen.
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Die
beschriebenen Ausführungsformen
in den 1a bis 4 zeichnen
sich insbesondere dadurch aus, dass der Dichtungsabschnitt 20 in
wenigstens drei Segmente 40, 41, 42, 43, 44, 45 gegliedert
ist, wobei die Segmente 40, 41, 42, 43, 44, 45 durch
die Verbindungsbereiche 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56 miteinander
verbunden sind. Dadurch, dass die Verbindungsbereiche 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56 eine geringere
Steifigkeit aufweisen als die Segmente 40, 41, 42, 43, 44, 45,
lässt sich
eine gezielte Verformung des Dichtungsabschnitt 20 erreichen.
Dies führt
zu einem Abbau der in gekrümmten
Bereichen der Dichtung in dem Dichtungsabschnitt 20 auftretenden Spannungen.
Auf diese Weise wird ein Ausbeulen der Wandung 21 verhindert
und die Faltenbildung in der Wandung 21 reduziert.
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- 10
- Befestigungsabschnitt
- 11
- Schenkel
- 12
- Schenkel
- 13
- Basisabschnitt
- 14
- Haltelippen
- 15
- Nut
- 16
- Verstärkungsträger
- 20
- Dichtungsabschnitt
- 21
- Wandung
- 22
- Biegeachse
- 30
- Hohlkammer
- 40
- Segment
- 41
- Segment
- 42
- Segment
- 43
- Segment
- 44
- Segment
- 45
- Segment
- 50
- Verbindungsbereich
- 51
- Verbindungsbereich
- 52
- Verbindungsbereich
- 53
- Verbindungsbereich
- 54
- Verbindungsbereich
- 55
- Verbindungsbereich
- 56
- Verbindungsbereich