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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Dichtungselement nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Dichtungssystem, welches das Dichtungselement enthält.
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In der
DE 37 09 027 C1 ist eine Dichtmanschette zum Abdichten einer Durchtrittsöffnung in einer Kraftfahrzeug-Karosserie für eine die Durchtrittsöffnung durchgreifende Welle beschrieben. In der Dichtmanschette ist ein Faltenbalg integriert, der einen toleranzbedingten Versatz der Welle innerhalb der Durchtrittsöffnung ausgleicht. Vorgesehen ist eine zweite Manschette, die mit der ersten Manschette eine Geräusch dämmende Luftkammer bildet und eine akustische Entkopplung zwischen den auf beiden Seiten der Durchtrittsöffnung liegenden Räumen ermöglicht.
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Eine weitere Dichtmanschette für eine Lenkvorrichtung ist aus der
EP 0 213 977 A1 bekannt. Diese ist durch ein zum Innern der Hülse als Balg gekrümmtes Teil verlängert.
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In der
DE 41 23 494 A1 ist eine Vorrichtung beschrieben, die ebenfalls zum Abdichten einer Durchtrittsöffnung in einer Kraftfahrzeug-Karosserie für eine die Durchtrittsöffnung durchgreifende Welle vorgesehen ist, die weiterhin eine Geräusch dämmende Abdeckung der Durchtrittsöffnung bildet und dennoch in axialer und radialer Richtung in sich beweglich ist. Die Dichtungsvorrichtung umfasst zwei Rohrteile, welche sich in axialer Richtung der Welle eingepasst überlappen. In axialer Richtung liegt ein vorgespanntes Federelement zwischen den beiden Rohrteilen, wobei ein der Welle zugeordnetes Rohrteil unter Einhaltung eines radialen Abstands die drehbare Welle umschließt und mit dieser axial bewegbar ist. Das andere Rohrteil ist an der die Durchtrittsöffnung enthaltende Montageplatte festgelegt. Die Welle weist einen radialen Bund auf, dessen Außendurchmesser größer als eine Innenbohrung des bewegbaren Rohrteils ist und der unter flächiger Anlage auf einer Stirnseite dieses Rohrteils verdrehbar und radial verschiebbar ist.
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In der
DE 43 44 385 A1 ist eine elastische Dichtung zum Abdichten eines durch eine Durchtrittsöffnung in einer Kraftfahrzeug-Karosserie geführten Teils, beispielsweise eines Lenkgetriebes oder einer Lenksäule des Kraftfahrzeugs beschrieben. Die elastische Dichtung enthält eine mit einem Halteteil verbundene Dichtlippe, die im vorderen, der Durchtrittsöffnung zugewandten Bereich einen als Wulst ausgebildeten Hohlraum aufweist und deren hinterer, der Durchtrittsöffnung abgewandte Bereich am Halteteil lösbar fixiert ist. Der Wulst liegt unmittelbar an der Montageplatte an und vermag Einbautoleranzen bis zu einem gewissen Grad auszugleichen.
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In der
DE 196 32 431 A1 ist eine Anordnung zum Abdichten einer Durchtrittsöffnung in einer Kraftfahrzeug-Karosserie beschrieben, durch welche beispielsweise eine Lenksäule des Kraftfahrzeugs geführt ist. Die Anordnung enthält einen Faltenbalg, dessen vorderer Bereich, der an die Durchtrittsöffnung grenzt, von einem Führungskörper mit einem Anschlag an der Montageplatte gehalten wird, die mittels einer Feder gegen Arme an einen Gegenkörper gedrückt wird, der auf ein Lenkgetriebe aufgesetzt ist und das andere Ende des Faltenbalgs am Lenkgetriebe-Gehäuse hält. Die Einheit aus Führungskörper, Faltenbalg und Gegenkörper wird am Lenkgetriebe montiert und zusammen mit dem Lenkgetriebe im Kraftfahrzeug montiert. Dabei zentriert sich der Führungskörper in der Durchtrittsöffnung. Der Ritzelschaft des Lenkgetriebes kann innerhalb des Führungskörpers seitlich versetzt werden, sodass Toleranzen im Aufbau der Kraftfahrzeug-Karosserie zwischen den Befestigungspunkten für das Gehäuse des Lenkgetriebes und der Durchtrittsöffnung ausgeglichen werden können.
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In der
DE 197 12 847 A1 ist eine Vorrichtung zum Abdichten einer Durchtrittsöffnung in einer Kraftfahrzeug-Karosserie beschrieben, durch welche eine Lenkspindel geführt ist. Die Stirnwand des Kraftfahrzeugs ist erkerartig ausgebildet, sodass sich die Öffnung in einem in etwa horizontal verlaufenden Wandabschnitt befindet. Die Lenkspindel ist von einer Hülse umgeben, die an einen Ende mit einem Dichtungselement versehen ist. Vorgesehen ist ein an der Stirnwand angeordnetes Gegenstück zum Dichtungselement. Das Dichtungselement besteht aus einer weichen Dichtmasse, die in einer an der Hülse ausgebildeten Rinne liegt. Das Gegenstück ist als Messerleiste ausgebildet, die zum Abdichten der Durchtrittsöffnung in die Dichtmasse eindringt. Die Lenkspindel kann leicht im Raum stehend angeordnet werden. Die Rinne und die Messerleiste weisen eine in Richtung der Schrägstellung ovale oder elliptische Form auf, wobei die Messerkannte der Messerleiste in einer senkrecht zur Spindel liegenden Ebene verläuft.
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In der
US 5 435 652 A ist ein selbstjustierendes Kugellager beschrieben, welches eine an einem Ende einer Stange angeformte Kugel sowie eine Lagersitz-Komponente aufweist, welche wenigstens zwei Lagersitzteile aufweist, die zur Aufnahme der Kugel vorgesehen sind. Zur Abdichtung zwischen einem Gehäuse, welches die Lagersitzteile aufnimmt, und der Stange ist ein elastisches Dichtungselement vorgesehen, welches innerhalb der vom Gehäuse vorgegebenen Grenzen eine freie Drehung der Stange mit der daran angeformten Kugel ermöglicht.
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In der
US 5 816 731 A ist eine der
US 5 435 652 A vergleichbare Anordnung beschrieben, bei welcher das Dichtungselement zur Vergrößerung des elastischen Bereichs einen Faltenbalg mit einer Sicke enthält.
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In der
JP 11 005 545 A wird ein Dichtelement beschrieben, das zur Lagerung auf einem Dichtungselement-Lagerteil vorgesehen ist.
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Die
FR 2 737 763 A1 beschreibt ein Dichtungselement an dem eine Dichtungselement-Hülse angebracht ist.
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In der Kraftfahrzeugindustrie ist zur Abdichtung eines Durchbruchs in der Kraftfahrzeug-Karosserie, durch welchen eine Welle wie beispielsweise eine Lenksäule geführt ist, ein halbschalenförmig ausgebildetes Dichtelement im Einsatz, das einen Dichtrand oder Faltenbalg zur Abdichtung enthält (ohne druckschriftlichen Nachweis). Ein derartiges Dichtungssystem erfordert hohe Anpresskräfte, die bis zu 1500 N betragen können.
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Der den Durchbruch enthaltenden Karosseriebereich wird derzeit durch Tiefziehen unter zwei Winkeln hergestellt. Aufgrund der großen Auskragung der den Durchbruch enthaltenden Montageplatte aus der Ebene des Karosserieteils, wobei ein Winkel bis zu 90 Grad auftreten kann, erfordert das Tiefziehen eine erhebliche Anzahl von Arbeitsschritten, da pro Arbeitsschritt nur wenige Millimeter verformt werden können. Aufgrund der erforderlichen Ziehtiefe entstehen im Bereich der Montageplatte Spannungen, die zu Toleranzen im Bereich der Begrenzungsfläche des Durchbruchs führen können.
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Aufgrund der hohen Anpresskraft entstehen zusätzliche Verformungen, welche nicht nur eine die Anpresskraft vermindernde Wirkung haben, sondern darüber hinaus die Toleranzen vergrößern können. Aufgrund der Toleranzen wird der Dichtrand, der beispielsweise als Gummidichtrand realisiert ist, nur ungleichmäßig angepresst.
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Während des Betriebs des Kraftfahrzeugs wirken aufgrund der thermischen Einflüsse und der Rüttelbelastungen weitere mechanische Belastungen auf das Abdichtsystem und die Montageplatte ein, sodass im Extremfall nach längerer Betriebszeit Undichtigkeiten auftreten können durch bleibende Verformung des Dichtelements aufgrund der hohen Anpresskraft. Eine Instandsetzung des Dichtungssystems im Rahmen eines Service ist insbesondere bei großen Toleranzen nur begrenzt möglich, weil die nur plastisch verformbare Halbschale sowie der verhältnismäßig dünne Gummidichtungsrand Korrekturen nur bis zu einem gewissen Maß ermöglichen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dichtungselement zur Abdichtung von Durchführungen von Bauteilen, Leitungen, Kabeln und dergleichen durch einen Durchbruch in einer Montageplatte anzugeben, das einerseits nur einen vergleichsweise geringen Anpressdruck gegen die Montageplatte erfordert und andererseits in der Lage ist, große Toleranzen in allen Raumrichtungen auszugleichen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe wird durch die im unabhängigen Anspruch angegebenen Merkmale gelöst.
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Das erfindungsgemäße Dichtungselement zur Abdichtung von Durchführungen von Bauteilen, Leitungen, Kabeln und dergleichen durch einen Durchbruch in einer Montageplatte, das im montierten Zustand auf die Montageplatte zur Abdichtung der Durchführung gepresst ist, zeichnet sich dadurch aus, dass der der Montageplatte abgewandte hintere Teilbereich des Dichtungselementes zur zumindest in einer Ebene schwenkbaren oder völlig frei drehbaren Lagerung des Dichtungselementes in Bezug auf ein Dichtungselement-Lagerteil ausgestaltet ist, in oder auf welchem das Dichtungselement im montierten Zustand gelagert ist. Die Krümmung der Oberfläche des hinteren Teilbereichs des Dichtungselementes ist zumindest in den zur Lagerung im Dichtungselement-Lagerteil vorgesehenen Bereichen bezüglich der Montageplatte konkav ausgestaltet und an die Krümmung des Dichtungselement-Lagerteils zur schwenkbaren oder frei drehbaren Lagerung im Dichtungselement-Lagerteil angepasst.
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Das erfindungsgemäße Dichtungselement ermöglicht einen Toleranzenausgleich der Winkelstellung der Montageplatte in Bezug zum Dichtungselement. Der Begriff ”Montageplatte” beschreibt allgemein eine Trennwand zwischen zwei Räumen. Es handelt sich beispielsweise um eine Kraftfahrzeug-Karosserie oder beispielsweise eine Gehäusewand.
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Durch die zumindest in einer Ebene vorgesehene Schwenkbarkeit oder insbesondere freie Drehbarkeit des Dichtungselementes im Dichtungselement-Lagerteil im montierten Zustand wird ein Toleranzausgleich der Winkelstellung der Montageplatte in Bezug zum Dichtungselement möglich, der gegenüber den bekannten Dichtungselementen erheblich erweitert ist.
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Insbesondere bei der Ausgestaltung mit der frei drehbaren Lagerung des Dichtungselementes ist ein Toleranzausgleich in allen Raumrichtungen möglich. Darüber hinaus ist ein Ausgleich von Toleranzen durch eine Drehung um eine Achse des Dichtungselementes möglich, wodurch sich die Toleranz-Ausgleichsmöglichkeiten weiter erhöhen.
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Das erfindungsgemäße Dichtungselement kann mit einer vergleichsweise geringen Anpresskraft, die beispielsweise bei maximal 300 N liegt, an die Montageplatte gepresst werden. Dadurch vermindert sich der für das Anpressen erforderliche Energieaufwand. Insbesondere vermindert sich im montierten Zustand des Dichtungselementes die Verformung der Montageplatte, sodass eine gleichmäßige Kraftverteilung im Abdichtungsbereich erzielt wird.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Dichtungselementes liegt darin, dass vorhandene Durchführungen sowie die durch die Durchführungen geführten Bauteile, Leitungen, Kabeln und dergleichen nicht verändert werden müssen. Sofern Änderungen an der bisher verwendeten Montageplatte im Rahmen einer Modellpflege vorgesehen sind, können beispielsweise anstelle von ovalen Löchern bzw. Langlöchern aufgrund des möglichen hohen Toleranzausgleichs kreisrunde Durchbrüche vorgesehen sein, die erheblich einfacher zu fertigen sind als Langlöcher.
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Ein besonderer Vorteil, der insbesondere bei einer Durchführung einer Lenksäule oder eines Lenkgetriebes durch eine Kraftfahrzeug-Karosserie zum Tragen kommt, ergibt sich dadurch, dass die Ausbildung der Montageplatte in der Karosserie, die vorzugsweise durch Tiefziehen hergestellt wird, durch eine Verminderung der Anschrägungen erheblich einfacher hergestellt werden kann. Die Einsparung ergibt sich durch eine erhebliche Verminderung der Anzahl von aufeinanderfolgenden Tiefzieh-Arbeitsschritten.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil ergibt sich bei dieser Verwendung des erfindungsgemäßen Dichtungselementes dadurch, dass Links- und Rechtslenker-Kraftfahrzeuge, bei welchen unterschiedliche Winkel zwischen der Lenksäule oder dem Lenkgetriebe und der Montageplatte auftreten können, mit demselben erfindungsgemäßen Dichtungselement abgedichtet werden können. Benötigt wird nur noch ein Dichtungselement, wodurch sich die Lagerhaltung reduziert wird. Aufgrund des nunmehr möglichen großen Toleranzenausgleichs vereinfacht sich dadurch insbesondere die Montage des Lenkgetriebes bzw. eines Gehäuses eines Lenkwinkelsensors.
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Die genannten Vorteile führen zu erheblichen Kosteneinsparungen in der Serienfertigung durch geringere Werkzeuginvestitionen.
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Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen.
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Gemäß einer einfachen Maßnahme ist die Krümmung als eine gekrümmte ovale Oberfläche ausgestaltet. Dadurch wird ein Verschwenken des erfindungsgemäßen Dichtungselementes in einer Ebene in einem weiten Winkelbereich möglich, der einen Toleranzausgleich in zwei Raumrichtungen ermöglicht.
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Ein optimaler Toleranzausgleich in allen Raumrichtungen wird durch die Ausgestaltung der Krümmung als Kugeloberfläche erzielt. Dadurch wird die Beschränkung das Verschwenken in einer Ebene aufgehoben. Insbesondere ermöglicht die Ausgestaltung der Krümmung als Kugeloberfläche eine Verdrehung des Dichtungselementes.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Dichtungselement zumindest im vorderen Teilbereich, welcher im montierten Zustand des Dichtungselementes auf die Montageplatte gepresst ist, elastisch ist. Hierdurch wird insbesondere ein Toleranzausgleich in axialer Richtung des Dichtungselementes bzw. in Richtung der Flächen-Normale der Montageplatte möglich. Ein wesentlicher Vorteil ergibt sich während der Montage des Dichtungselementes, das aufgrund der Elastizität und der damit verbundenen federnden Eigenschaften mehrfach hin- und herbewegt werden kann, ohne dass eine bleibende Deformation während eines Bearbeitungsschrittes auftritt.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Dichtungselement im vorderen Teilbereich einen Faltenbalg mit wenigstens einer Sicke oder einen Wulst aufweist. aufweist. Der Faltenbalg oder Wulst kann beispielsweise im montierten Zustand des erfindungsgemäßen Dichtungselementes an die Montageplatte angrenzen. Bevorzugt ist der Faltenbalg oder Wulst im vorderen Teilbereich des Dichtungselementes derart angeordnet, dass der Faltenbalg oder Wulst im montierten Zustand des Dichtungselementes nicht an der Montageplatte anliegt. Dadurch ermöglicht der Faltenbalg oder Wulst einen erheblichen Toleranzausgleich in Richtung der Montageplatte. Weiterhin wird dadurch die Anpresskraft optimal verteilt.
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Das von der Montageplatte abgewandte hintere Ende des Wulstes oder des Faltenbalges kann einseitig um eine am Dichtungselement-Lagerteil angeformte umlaufende Auskragung gezogen werden. Gegebenenfalls ist am von der Montageplatte abgewandten hinteren Ende des Wulstes oder des Faltenbalges eine Nut herausgebildet, in welche die am Dichtungselement-Lagerteil angeformte umlaufende Auskragung im montierten Zustand eingreift.
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Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass an den vorderen Teilbereich des Dichtungselementes, welcher im montierten Zustand auf die Montageplatte gepresst ist, wenigstens eine umlaufende Dichtlippe angeformt ist, welche im montierten Zustand des Dichtungselementes auf die Montageplatte gepresst ist.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das gesamte Dichtungselement elastisch ist. Dadurch kann das Dichtungselement auf einfache Weise aus einem Material hergestellt werden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der vordere und hintere Teilbereich des Dichtungselementes unterschiedliche Materialeigenschaften aufweisen, sodass ein Zwei-Komponententeil (2-K-Teil) entsteht. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der vordere Teilbereich elastisch und der hintere Teilbereich unelastisch ausgebildet ist. In diesem Fall ist der hintere Teilbereich vorzugsweise aus Hart-Kunststoff oder Metall hergestellt. Die Realisierung des erfindungsgemäßen Dichtungselementes aus wenigstens zwei unterschiedlichen Materialien ermöglicht insbesondere eine Anpassung an unterschiedliche vorgegebene Anpressdrücke.
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Insbesondere, wenn der hintere Teilbereich des Dichtungselementes aus Metall hergestellt ist, kann eine Auskragung angeformt werden, um welche das erste elastische Dichtungselement-Teil gespannt werden kann.
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Das erfindungsgemäße Dichtungselement ist vorzugsweise und symmetrisch in Bezug auf eine Mittellinie des Dichtungselementes ausgebildet zur Durchführung von Bauteilen, Leitungen, Kabeln und dergleichen unter einem Winkel bezogen auf die Montageplatte, der in einem weiten Winkelbereich sämtlichen Raumrichtungen vorgebbar ist.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass am Dichtungselement eine Dichtungselement-Hülse angeformt ist, welche im montierten Zustand des Dichtungselementes eine am Dichtungselement-Lagerteil angeordnete Dichtungselement-Lagerteil-Hülse zumindest teilweise umschließen kann.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Dichtungssystem, welches das erfindungsgemäße Dichtungselement enthält, welches weiterhin das bereits erwähnte Dichtungselement-Lagerteil umfasst, in welchem das Dichtungselement schwenkbar oder vorzugsweise frei drehbar lagerbar ist.
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Am Dichtungselement-Lagerteil ist vorzugsweise eine Dichtungselement-Lagerteil-Hülse zur Führung der Bauteile, Leitungen, Kabeln und dergleichen angeordnet, welche sich in den Raum erstreckt, welche von der gekrümmten Oberfläche umschlossen wird. Wie bereits erwähnt, wird die Dichtungselement-Lagerteil-Hülse vorzugsweise von der gegebenenfalls vorhandenen Dichtungselement-Hülse zumindest teilweise umgeben.
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Gegebenenfalls kann die Dichtungselement-Hülse vor das vordere Ende der Dichtungselement-Lagerteil-Hülse vorgezogen sein, derart, dass das vordere Ende der Dichtungselement-Hülse im montierten Zustand an dem durch den Durchbruch geführten Bauteil anliegt. Auf diese Weise wird eine vollständige Abdichtung erreicht, sodass Schmutz und/oder Feuchtigkeit nicht in das erfindungsgemäße Dichtungselement vordringen können.
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Vorzugsweise ist das Dichtungselement-Lagerteil formschlüssig mit wenigstens einem Montageteil verbindbar. Hierbei handelt es sich beispielsweise um einen Lenkwinkelsensor oder ein Lenkgetriebe.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Dichtungselementes bzw. des Dichtungssystems ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.
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Es zeigen
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1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Dichtungssystem entlang der in 2 gezeigten Schnittlinie A'-A'',
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2 einen Querschnitt durch das in 1 gezeigte Dichtungssystem entlang der Linie C'-C'',
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3 eine alternative Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Dichtungssystems gemäß 1,
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4 eine um 90 Grad gedrehte 2,
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5 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Dichtungssystem entlang der in 4 gezeigten Schnittlinie B'-B'',
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6 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Dichtungssystem entlang der in 7 gezeigten Schnittlinie A'-A'',
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7 einen Querschnitt durch das in 6 gezeigte Dichtungssystem entlang der Linie C'-C'',
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8 eine um 90 Grad gedrehte 7,
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9 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Dichtungssystem entlang der in 8 gezeigten Schnittlinie B'-B'',
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10 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Dichtungssystem entlang der in 11 gezeigten Schnittlinie A'-A'',
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11 einen Querschnitt durch das in 10 gezeigte Dichtungssystem entlang der Linie C'-C'',
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12 eine um 90 Grad gedrehte 11,
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13 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Dichtungssystem entlang der in 12 gezeigten Schnittlinie B'-B'' und
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14 einen Längsschnitt durch eine alternative Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Dichtungssystems.
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1 zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Dichtungssystem 10 entlang der in 2 gezeigten Schnittlinie A'-A''. Das Dichtungssystem 10 enthält ein Dichtungselement 11, das bereits allein Gegenstand der Erfindung ist.
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Das Dichtungselement 11 enthält einen vorderen Teilbereich 12, der im montierten Zustand des Dichtungselementes 12 an eine Montageplatte 13 gepresst ist. Die Montageplatte 13 enthält einen Durchbruch 14 zur Durchführung von Bauteilen 15, Leitungen, Kabeln und dergleichen. Im Folgenden wird nur noch vom Bauteil 15 gesprochen. Im angepressten Zustand umschließt das Dichtungselement 11 den Durchbruch 14 und stellt dadurch die Abdichtung zwischen den auf beiden Seiten der Montageplatte 13 liegenden Räumen her.
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Beim Bauteil 15 handelt es sich beispielsweise um eine Lenksäule eines Kraftfahrzeugs oder zumindest ein Teil eines Lenkgetriebes. Das Bauteil 15 kann einen zwischen einer Mittellinie 16 des Dichtungssystems 10 und einer Normalen 17 der Montageplatte 13 auftretenden Winkel aufweisen, der in zwei verschiedenen Raumrichtungen x, y liegen kann. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass das Bauteil 15 gegenüber der Mittellinie 16 in y-Richtung stärker geneigt ist als in x-Richtung.
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Dementsprechend sind die Montageplatte 13 in 1 und die Montageplatte 13 in 5 mit unterschiedlichen Winkeln zur Mittelachse 16 des Dichtungssystems 10 geneigt dargestellt. Daher stimmen die 1 und 5 bis auf die unterschiedlichen Winkel zwischen der Normalen 17 der Montageplatte 13 und der Mittellinie 16 des Dichtungssystems 10 überein, weshalb übereinstimmende Teile jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sind.
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Der der Montageplatte 13 abgewandte hintere Teilbereich 20 des Dichtungselementes 11 ist zur in einer Ebene schwenkbaren oder vorzugsweise völlig frei drehbaren Lagerung des Dichtungselementes 11 in Bezug auf ein Dichtungselement-Lagerteil 21 ausgestaltet. Aufgrund der Schwenkbarkeit oder insbesondere der freien Drehbarkeit des Dichtungselementes 11 in Bezug auf das Dichtungselement-Lagerteil 21 ist ein Toleranzausgleich zwischen der Winkelstellung des Dichtungssystems 10 in Bezug auf die Ausrichtung der Montageplatte 13 möglich.
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Wie aus den 1 und 5 ersichtlich ist, kann das Dichtungselement-Lagerteil 21 eine gegenüber der Mittellinie 16 abweichende Neigung sowohl in x-Richtung als auch in y-Richtung aufweisen, wobei die Neigungen in beiden Raumrichtungen x, y erheblich voneinander abweichen können.
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Aufgrund von Toleranzen bei der Herstellung der Montageplatte 13, bei der Durchführung des Bauteils 15 durch den Durchbruch 14 und bei der Montage des Dichtungssystems 10, das im Allgemeinen mit wenigstens einem weiteren Montageelement verbunden ist, können die bereits beschriebenen Winkeltoleranzen zwischen dem Dichtungssystem 10 und der Montageplatte 13 auftreten, welche durch das erfindungsgemäße Dichtungselement 11 aufgrund der Schwenkbarkeit oder freien Drehbarkeit in oder auf dem Dichtungselement-Lagerteil 21 ausgeglichen werden können. Während demnach die Positionen des Bauteils 15, der Montageplatte 13 und des mit dem Dichtungssystem 10 verbundenen Montageelements während der Montage des Dichtungssystems 10 weitgehend festgelegt sind, kann durch eine Bewegung des Dichtungselementes 10 in Bezug auf das Dichtungselement-Lagerteil 21 der Toleranzausgleich hergestellt werden.
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Sofern die Krümmung der Oberfläche des Dichtungselementes 11 gekrümmt oval ausgestaltet ist, kann ein Toleranzausgleich insbesondere in einer aus der x-Richtung und y-Richtung ragenden Ebene vorgenommen werden.
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Vorzugsweise ist die Krümmung der Oberfläche des Dichtungselementes 11 als Kugeloberfläche ausgestaltet, sodass das Dichtungselement 11 im Dichtungselement-Lagerteil 21 frei drehbar ist und ein Toleranzausgleich ohne Beschränkungen in beliebigen aus der x- und y-Richtung ragenden Ebenen vorgenommen werden kann.
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Durch die freie Drehbarkeit des Dichtungselementes 11 justiert sich das Dichtungselement 11 während der Montage ohne weitere Maßnahmen selbst und fixiert sich in der optimalen Position.
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Sofern der vordere Teilbereich 12 des Dichtungselementes 11 elastisch ausgestaltet ist, kann ein großer Toleranzausgleich auch in z-Richtung erfolgen, welche der Richtung der Mittelachse 16 entspricht. Selbst bei einer Ausgestaltung des vorderen Teilbereichs 12 mit einem plastisch verformbaren Material ist innerhalb gewisser Grenzen ein Toleranzausgleich in z-Richtung möglich.
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Insbesondere bei der Ausgestaltung der Krümmung des hinteren Teilbereichs 20 des Dichtungselementes 11 als Kugeloberfläche, welche mit einer entsprechend ausgestalteten Oberfläche des Dichtungselement-Lagerteils 21 zusammenwirkt, kann zum Toleranzausgleich eine Drehung in Umfangsrichtung u vorgenommen werden, sodass sich die Möglichkeiten des Toleranzausgleichs nochmals erweitern.
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Der durch das erfindungsgemäße Dichtungselement 11 bzw. das erfindungsgemäße Dichtungssystem 10 erweiterte Toleranzausgleich der zwischen der Montageplatte 13 und dem Dichtungssystem 10 auftretenden Winkel in beliebigen Raumrichtungen x, y, z sowie die mögliche Drehung in Umfangsrichtung u ergibt die bereits in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile, die sich insbesondere in der Kraftfahrzeug-Industrie durch hohe Einsparungen in der Serienfertigung positiv auswirken.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass an den vorderen Teilbereich 12 des Dichtungselementes 11 eine umlaufende Dichtungslippe 22 angeformt ist, welche zur unmittelbaren Anpressung des Dichtungselementes 11 an die Montageplatte 13 vorgesehen ist.
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Eine andere Ausgestaltung sieht die Ausbildung eines Hohlraums 23 im vorderen Teil 12 des Dichtungselementes 11 vor. Der Hohlraum 23 kann anstelle der Dichtungslippe 22 vorgesehen sein und ist im montierten Zustand des Dichtungselementes 11 unmittelbar an die Montageplatte 13 gepresst.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Hohlraum 23 derart angeordnet, dass der Hohlraum 23 im montierten Zustand des Dichtungselementes 11 nicht oder nur zum Teil an der Montageplatte 13 anliegt. In diesem Fall sorgt der Hohlraum 23, der als Wulst 24 ausgebildet ist, für eine Abdichtung zwischen der äußeren Oberfläche des Dichtungselement-Lagerteils 21 und dem Dichtungselement 11, wobei gleichzeitig in Abhängigkeit von den Abmessungen des Hohlraums 23 ein weiter Toleranz-Ausgleichsbereich insbesondere in Richtung z erzielt werden kann.
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Gegebenenfalls ist am Dichtungselement-Lagerteil 21 eine umlaufende Auskragung 25 angeformt, um welche der Wulst 24 gespannt wird. In den Ausführungsbeispielen ist der Wulst 24 noch in einer Position gezeigt, bevor der Wulst 24 einseitig an der umlaufenden Auskragung 25 anliegt.
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Eine andere Ausgestaltung sieht die Ausbildung einer Nut 26 im Hohlraum 23 vor. Im montierten Zustand des Hohlraums 23 greift die umlaufende Auskragung 25 in die Nut 26 ein. In den Ausführungsbeispielen ist der Wulst 24 noch in einer Position gezeigt, bevor die umlaufende Auskragung 25 in die Nut 26 eingreift.
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Weitere Ausgestaltungen betreffen das Dichtungselement-Lagerteil 21. Am hinteren Ende des Dichtungselement-Lagerteils 21 kann beispielsweise ein Flansch 30 angeordnet sein. Weiterhin kann am Dichtungselement-Lagerteil 21 eine Dichtungselement-Lagerteil-Hülse 31 angeformt sein, welche sich in den Raum erstreckt, welcher von der gekrümmten Oberfläche des Dichtungselement-Lagerteils 21 umschlossen wird. Die Dichtungselement-Lagerteil-Hülse 31 kann zur Führung des Bauteils 15 durch das Dichtungssystem 10 herangezogen werden.
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2 zeigt einen Querschnitt durch das Dichtungssystem 10 gemäß 1 entlang der Schnittlinie C'-C''. Diejenigen in 2 gezeigten Teile, die mit in 1 gezeigten Teilen übereinstimmen, tragen jeweils dieselben Bezugszeichen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass der Durchbruch 14 kreisförmig ist.
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3 zeigt eine alternative Ausgestaltung des vorderen Teilbereichs 12 des Dichtungselementes 11, bei welcher der Hohlraum 23 als Faltenbalg 32 mit wenigstens einer Sicke 33 ausgestaltet ist. Diejenigen in 3 gezeigten Teile, die mit dem in 1 gezeigten Teilen übereinstimmen, tragen jeweils dieselben Bezugszeichen.
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Der Faltenbalg 32 kann wie der Wulst 24 um die Auskragung 25 gespannt werden. Der Faltenbalg 32 kann besondere für den Toleranzausgleich in z-Richtung durch die Einbringung einer unterschiedlichen Anzahl von Sicken 33 angepasst werden. Im Faltenbalg 32 kann ebenfalls die in 3 nicht näher gezeigte Nut 26 vorgesehen sein. 3 zeigt eine Position, bevor der Faltenbalg 32 zumindest einseitig die umlaufende Auskragung 25 umspannt.
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In 3 ist weiterhin das bereits erwähnte mit dem Flansch 30 verbindbare Montageteil 34 gezeigt, das beispielsweise ein Lenkwinkelsensorgehäuse oder ein Lenkgetriebe sein kann, mit welchem das durch den Durchbruch 14 geführte Bauteil 15 verbunden werden kann.
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5 zeigt einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Dichtungssystem 10 entlang der Schnittlinie B'-B'' in 4, welche aus 2 durch eine Drehung um 90 Grad hervorgeht. Weitere Einzelheiten betreffend 5 wurden bereits in Verbindung mit 1 erläutert.
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Die 6 und 7 sowie 8 und 9 entsprechen den Darstellungen in den 1 und 2 bzw. 4 und 5. Übereinstimmende Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Der wesentliche Unterschied zwischen den Figurenpaaren besteht darin, dass der Durchbruch 14 nicht mehr kreisrund, sondern oval ausgebildet ist. Die Abmessungen des in 6 gezeigten Dichtungssystems 10 in x-Richtung sind deshalb geringer als die in 9 gezeigten Abmessungen in y-Richtung. Die ovale Ausbildung des Durchbruchs 14 entspricht dem heutigen Stand der Technik bei einer durch den Durchbruch 14 geführten Lenksäule.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel sind sowohl das Dichtungselement 11 als auch das Dichtungselement-Lagerteil 20 jeweils mit gekrümmt ovalen Oberflächen ausgestaltet, sodass das Dichtungselement 11 im Dichtungselement-Lagerteil 21 in einer Ebene verschwenkbar ist.
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Die in den 10 und 11 sowie 12 und 13 gezeigten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Dichtungssystems 10 bzw. des erfindungsgemäßen Dichtungselementes 11 entsprechen grundsätzlich den in den 1 und 2 bzw. 4 und 5 gezeigten Ausgestaltungen. Übereinstimmende Teile sind wieder mit denselben Bezugszeichen versehen.
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10 zeigt eine Ausgestaltung des hinteren Teilbereichs 20 des Dichtungselementes 11, an welchem eine Dichtungselement-Hülse 40 angeformt ist. Die Dichtungselement-Hülse 40 umschließt zumindest teilweise die Dichtungselement-Lagerteil-Hülse 31. Im Hinblick auf die Verschwenk-Möglichkeit bzw. die freie Drehbarkeit des Dichtungselementes 11 im Dichtungselement-Lagerteil 21 weist die Dichtungselement-Hülse 40 in einer mittleren Position des Dichtungselementes 11 zumindest am hinteren Ende stets einen Abstand zur Dichtungselement-Lagerteil-Hülse 31 auf.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Dichtungselement-Hülse 40 über das vordere Ende der Dichtungselement-Lagerteil-Hülse 31 vorgezogen, um das durch den Durchbruch 14 zu führende Bauteil 15 formschlüssig zu umschließen.
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Der in 13 gezeigte Längsschnitt durch das Dichtungselement 11 entlang der in 12 gezeigten Schnittlinie B'-B'' zeigt eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dichtungselementes 11. Insofern entspricht das in 13 gezeigte Dichtungselement nicht dem in 10 gezeigten Dichtungselement.
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Der vordere Teilbereich 12 und der hintere Teilbereich 20 des Dichtungselementes 11 sind in diesem Fall aus unterschiedlichen Materialien hergestellt, sodass ein Zwei-Komponenten-Teil (2-K-Teil) entsteht. Der vordere Teilbereich 12 ist vorzugsweise elastisch ausgestaltet. Der Begriff „elastisch” bedeutet, dass der vordere Teilbereich 12 des Dichtungselementes 11 federnde Eigenschaften aufweist, die beispielsweise durch eine geeignete Gummimischung erzielt werden kann.
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Der hinteren Teilbereich 20 ist aus einem harten Material wie beispielsweise Kunststoff oder Metall hergestellt. Dadurch weist der hintere Teilbereich 20 die höchste Festigkeit und Volumenaufnahme auf und kann die vom Dichtungselement-Lagerteil 21 aufgebrachte Druckkraft vollständig und gleichmäßig auf den vorderen Teilbereich 12 des Dichtungselementes 11 übertragen, das zur Abdichtung des Durchbruchs 14 ausgebildet ist. Vorzugsweise besteht der hintere Teilbereich 20 aus einem Hartkunststoff, der mit Teflon beschichtet ist und/oder Teflonbeimischungen oder Molybdändisulfidbeimischungen oder ähnliche Beschichtungen und/oder Beimischungen aufweist, die die Gleiteigenschaften in dem Dichtungs-Elemtent Lagerteil 21 erhöhen.
