DE102010036976A1

DE102010036976A1 - Schottwanddurchführung

Info

Publication number: DE102010036976A1
Application number: DE102010036976A
Authority: DE
Inventors: Thomas Werner; Ralf Kühlewind; Jens Hohmann; Martin Rosenbecker
Original assignee: Wegu GmbH and Co KG
Current assignee: Wegu Leichtbausysteme De GmbH
Priority date: 2010-08-13
Filing date: 2010-08-13
Publication date: 2012-02-16
Anticipated expiration: 2030-08-14
Also published as: DE102010036976B4

Abstract

Eine Vorrichtung (1) zur Ausbildung einer abgedichteten, aber Relativbewegungen zulassenden Durchführung (2) durch eine Wandung (3), insbesondere durch eine Schottwand eines Kraftfahrzeugs, weist einen formsteifen Grundformkörper (7), einen dicht an den Grundformkörper (7) angebundenen verformbaren Ausgleichsformkörper (10) und einen Anlagebereich (16) zur dichtenden Anlage an der Wandung (3) auf der dem Grundkörper (7) abgekehrten Seite des Ausgleichsformkörpers (10) auf. Dabei ist der Anlagebereich (16) an einem Anlageformkörper (13) ausgebildet, der dicht an den Ausgleichsformkörper (10) angebunden ist und aus einem Material (15) besteht, welches eine höhere Formsteifigkeit aufweist als ein Material, aus dem der Ausgleichskörper besteht.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtung zur Ausbildung einer abgedichteten, aber Relativbewegungen zulassenden Durchführung durch eine Wandung, insbesondere durch eine Schottwand eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1.
Bei der Ausbildung abgedichteten Durchführungen durch die Schottwand eines Kraftfahrzeugs, d. h. von Durchführungen, die zwar eine Welle, eine Leitung, einen Gaskanal oder dergleichen durch die Schottwand hindurch treten lassen, die aber die durch die Schottwand beabsichtigte Trennung des davorliegenden und des dahinterliegenden Raums nicht aufheben, bestehen besondere Anforderungen dann, wenn die Durchführung einseitig an ein anderes Teil als die Karosserie angebunden ist, das im Betrieb des Kraftfahrzeugs Relativbewegungen gegenüber der Karosserie des Kraftfahrzeugs ausführt, die über im Kraftfahrzeugbereich üblicherweise auftretende Toleranzen weit hinaus gehen. Zu derartigen Teilen zählen der Motor, das Getriebe und das Fahrwerk des Kraftfahrzeugs. Diese Anforderung treten beispielsweise bei einer Lenkgetriebedurchführung durch das Stirnwandblech eines Kraftfahrzeugs auf. Die genannten Relativbewegungen müssen von der Durchführung kompensiert werden, ohne dass ihre Abdichtung verlorengeht. Weitere Anforderungen kommen dadurch hinzu, dass bei der sogenannten Hochzeit zwischen dem Fahrwerk und der Karosserie bei der Herstellung eines Kraftfahrzeugs eine Relativbewegung erfolgt, bei der die Vorrichtung zur Ausbildung der Durchführung durch die Schottwand, bevor sie ihre Endposition gegenüber der Schottwand erreicht, von der Schottwand auf Schub beansprucht wird.
STAND DER TECHNIK
Eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 ist aus der DE 10 2007 046 531 B3 bekannt. Hierbei handelt es sich um eine Vorrichtung speziell zur Abdichtung zwischen einem Lenkgetriebegehäuse und einem Stirnwandblech einer Kraftfahrzeugkarosserie um eine Lenkzapfendurchführung herum. Diese Vorrichtung weist einen Basiskörper zur Anbringung an dem Lenkgetriebegehäuse und einen sich von dem Basiskörper weg erstreckenden ringförmigen Dichtkörper aus einem Schaumstoff auf, dessen freies Ende zur Anlage an dem Stirnwandblech vorgesehen ist. Dabei ist der Schaumstoff zur Ausbildung des Dichtkörpers direkt an den Basiskörper beispielsweise in Form eines PUR-Schaums angeschäumt. Bevorzugt ist es, wenn der Dichtkörper eine geschlossene Oberfläche aufweist, um das Eindringen von Flüssigkeiten und anderen Verunreinigungen in seinen Schaumstoff zu verhindern. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Schaumstoff ein Integralschaumstoff mit Schwarte ist. Um zu vermeiden, dass der Dichtkörper aufgrund seiner Schubbeanspruchung bei der Hochzeit zwischen Fahrwerk und Karosserie in ein für den Durchtritt eines Lenkzapfens freizuhaltendes Lumen eintritt, kann dieses Lumen für den Lenkzapfen in den Dichtkörper durch ein Langloch ausgebildet sein, dessen Hauptrichtung in der Ebene verläuft, die von der Lenkzapfendurchführung und der Richtung der Relativbewegung zwischen Fahrwerk und Karosserie bei der Hochzeit aufgespannt wird. An den dem Dichtkörper gegenüberliegenden Ende des Basiskörpers kann eine Dichtlippe aus einem Elastomerwerkstoff an den Basiskörper angespritzt sein. Wenn der Basiskörper dabei aus formsteifen Kunststoff formgespritzt ist, kann die Dichtlippe an den Basiskörper in sogenannter 2K-Technologie ausgebildet sein.
Trotz der geschilderten Maßnahmen wird die bekannte Vorrichtung im Bereich ihres Dichtkörpers sowohl bei der Hochzeit zwischen Karosserie und Fahrwerk als auch dann, wenn beispielsweise einer der beiden an das Stirnwandblech angrenzenden Räume mit einem Hochdruckreiniger gereinigt wird, so stark beansprucht, dass eine Überbeanspruchung oder zumindest ein vorübergehender Verlust der Abdichtung möglich ist.
Bei einer aus der DE 10 2005 047 955 B3 bekannten Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 ist zusätzlich ein Abdichtmantel aus Elastomerwerkstoff, der den Dichtkörper umschließt und mit seinem freien Ende ebenfalls zur Anlage an dem Stirnwandblech vorgesehen ist, aus einem EPDM-Elastomerwerkstoff direkt an den Basiskörper aus Kunststoff angespritzt. Hier ist der Dichtkörper aus Schaumstoff separat hergestellt und innerhalb des Abdichtmantels an den Basiskörper angeklebt.
Diese bekannte Vorrichtung ist daher deutlich aufwändiger in der Herstellung. Der Abdichtmantel stellt zwar eine zusätzliche Abdichtung gegenüber dem Stirnwandblech bereit. Diese Abdichtung ist aber für den bereits geschilderten Fall der Hochdruckreinigung eines an das Stirnwandblech angrenzenden Raums ohne größeren Nutzen. D. h. sie hält größeren Druckdifferenzen nicht stand. Zudem besteht bei der Hochzeit zwischen Karosserie und Fahrwerk die Gefahr einer Deformation des Abdichtmantels, durch die er seine Abdichtfunktion vollständig einbüßt. Hinzu kommt, dass der von der Vorrichtung beanspruchte radiale Bauraum durch den Abdichtmantel erheblich vergrößert wird.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, die kostengünstig herstellbar ist und bei der die Abdichtung gegenüber der Wandung dennoch auch höheren Belastungen standhält.
LÖSUNG
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der neuen Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 13 definiert.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bei der neuen Vorrichtung zur Ausbildung einer abgedichteten, aber Relativbewegungen zulassenden Durchführung durch eine Wandung, insbesondere durch eine Schottwandung eines Kraftfahrzeugs, ist der Anlagebereich zur Anlage an der Wandung an einem zusätzlichen Anlageformkörper ausgebildet, der im Abstand zu dem Grundformkörper dicht an den Ausgleichsformkörper angebunden ist und aus einem Material besteht, welches eine höhere Formsteifigkeit aufweist als ein Material, aus dem der Ausgleichsformkörper besteht.
In axialer Richtung der Durchführung ist die neue Vorrichtung daher dreistufig aufgebaut. Zunächst umfasst sie den formsteifen Grundkörper, der im Falle der Durchführung durch eine Schottwand oder konkret ein Stirnwandblech eines Kraftfahrzeugs an dem gegenüber der Schottwand bzw. dem Stirnwandblech beweglichen anderen Teil festzulegen ist. Hieran dicht befestigt, d. h. ohne Öffnungen zwischen diesen beiden Teilen, ist der verformbare Ausgleichsformkörper, dem auch bei der neuen Vorrichtung die Aufgabe zukommt, die Relativbewegungen zu kompensieren. An dem Ausgangsformkörper wiederum ist der formsteifere Anlageformkörper dichtend angebunden, an dem der Anlagebereich zur dichtenden Anlage an der Wandung ausgebildet ist. Hierdurch wird der Anlagebereich in jeder Hinsicht stabilisiert, z. B. bei der Hochzeit einer Karosserie mit dem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs aber auch bei dynamischen Relativbewegungen zwischen dem Grundformkörper und der jeweiligen Wandung. Diese Stabilisierung ist leicht so weit zu treiben, dass beispielsweise auch eine Hochdruckreinigung eines einseitig an die Wandung angrenzenden Raums möglich ist, ohne dass dadurch die Abdichtung der Durchführung verloren geht. Dennoch bleibt der neuen Vorrichtung die auch größere Relativbewegungen ausgleichende Elastizität des Ausgleichsformkörpers insbesondere in axialer Richtung der Durchführung erhalten.
Die höhere Formsteifigkeit des Materials, aus dem der Anlageformkörper besteht, verglichen mit der Formsteifigkeit des Materials, aus dem der Ausgangsformkörper besteht, kann ihren Ausdruck darin finden, dass eine Shore A-Härte des Materials des Anlageformkörpers um mindestens 5 höher ist als eine Shore A-Härte des Materials des Ausgleichsformkörpers.
Dennoch können das Material des Anlageformkörpers und das Material des Ausgleichsformkörpers eine gleiche Ausgangszusammensetzung aufweisen, um das miteinander Verbinden des Ausgleichsformkörpers und des Anlageformkörpers bei der Herstellung der neuen Vorrichtung zu erleichtern und um überhaupt den Herstellungsprozess der neuen Vorrichtung zu vereinfachen. Dies gilt auch dann, wenn der Ausgleichsformkörper der neuen Vorrichtung, was bevorzugt ist, ein Schaumformkörper ist, der eine besonders hohe elastische Verformung erlaubt. Z. B. kann der Schaumformkörper unter Verwendung eines Treibmittels an den Grundformkörper und/oder den Anlageformkörper angespritzt sein, was in der Regel an der fertigen Vorrichtung noch zu erkennen ist. Dabei kann das Treibmittel der einzige Zusammensetzungsunterschied zwischen dem Material des Ausgleichsformkörpers und dem formsteiferen Material des Anlageformkörpers sein. Unter einem Treibmittel ist hier sowohl ein chemisches Treibmittel als auch ein inertes Gas zu verstehen, das in das Material des Ausgangsformkörpers beim Formspritzen oder sonstigen Anformen injiziert wird. Als gemeinsames Ausgangsmaterial des Ausgleichsformkörpers und des Anlageformkörpers kommt insbesondere ein TPE in Frage.
Der Anlageformkörper kann ein massiv, d. h. ohne Poren aus dem TPE formgespritzter Formkörper sein. Auch der Grundformkörper ist vorzugsweise massiv. Grundsätzlich können zwar selbst die Materialien des Anlageformkörpers und des Grundformkörpers eine gleiche Ausgangszusammensetzung oder gar eine identische Zusammensetzung aufweisen. Vielfach ist der Anlageformkörper der neuen Vorrichtung aber verglichen mit dem Grundformkörper doch relativ elastisch, um die Abdichtung gegenüber der jeweiligen Wandung zu bewirken. Diese unterschiedlichen Härten sind vielfach besser durch unterschiedliche Materialien für den Anlageformkörper und den Grundformkörper zu realisieren.
Die Abdichtung zwischen dem Anlageformkörper und der jeweiligen Wandung kann dadurch unterstützt werden, dass der Anlagebereich des Anlageformkörpers eine Negativkontur einer Oberfläche der Wandung aufweist. Dies kann soweit gehen, dass dazwischen eine Labyrinthdichtung ausgebildet wird. Zumindest sorgen die komplementären Konturen für eine definierte Relativlage des Anlageformkörpers gegenüber der Wandung.
In dem Anlagebereich kann zur verbesserten Abdichtung mindestens eine ringförmig umlaufende Dichtlippe an den Anlageformkörper angespritzt sein. Diese Dichtlippe kann aus einem wiederum weicheren Material als das Material des Anlageformkörpers bestehen.
In einer speziellen Ausführungsform der neuen Vorrichtung weist die Dichtlippe eine Funktionsstellung auf, in der sie wulstartig radial nach außen umgeschlagen ist, so dass sie an der dem Anlagebereich abgekehrten Rückseite der Wandung anliegt und die Durchführung dort abdichtet. Für die Montage kann diese Dichtlippe eine Montagestellung aufweisen, in der sie rüsselartig von dem Anlagebereich absteht. Zusätzlich kann die Dichtlippe bei der Anlage des Anlagebereichs an die Wandung automatisch aus ihrer Montagestellung in ihre Funktionsstellung umschlagen. Dieses Umschlagen kann beispielsweise durch Anschlagen von anderen Teilen der Vorrichtung an die den Grundformteil zugekehrten Seite der Wandung initiiert werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der neuen Vorrichtung.
2 zeigt einen Längsschnitt durch ein Detail einer gegenüber 1 abgewandelten Ausführungsform der Vorrichtung.
3 zeigt einen Längsschnitt durch ein gegenüber 1 in anderer Weise angewandeltes Detail der Vorrichtung in seiner Montagestellung; und
4 zeigt das Detail gemäß 3 in seiner Funktionsstellung.
FIGURENBESCHREIBUNG
Die in 1 dargestellte Vorrichtung 1 dient zur Ausbildung einer abgedichteten, aber Relativbewegung zulassenden Durchführung 2 durch eine hier mit gestrichelten Linien angedeutete Wandung 3. Dabei schließt ein Lumen 4 der Vorrichtung 1 an ein Loch 5 in der Wandung 3 an. Die Abdichtung besteht zwischen dem Lumen 4 und dem an die Vorrichtung 1 angrenzenden Bereich 6 auf derselben Seite 3 wie die Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 weist einen formsteifen Grundformkörper 7 auf, der an seinem einen Ende mit Hilfe von Rastnasen 8 und einer angespritzten Dichtlippe 9 dichtend an ein Lenkgetriebegehäuse montierbar ist. An seinem anderen Ende ist ein Ausgleichsformkörper 10 in Form eines Schaumformkörpers 11 angespritzt, wobei sich der Schaumformkörper 11 bis in Vertiefungen 12 des Grundformkörpers 7 hinein erstreckt und dort neben einer chemischen Anbindung auch für eine mechanische Verankerung des Ausgleichsformkörpers 10 in dem Grundformkörper 7 sorgt. In jedem Fall ist die Verbindung des Ausgleichsformkörpers 10 mit dem Grundformkörper 7 zwischen dem Lumen 4 und dem Bereich 6 dicht. der Ausgleichsformkörper 10 ist elastisch verformbar, um Relativbewegungen und/oder Relativlagetoleranzen des Grundformkörpers 7 gegenüber der Wandung 3 auszugleichen und um dazu eine Vorspannkraft zwischen dem Grundformkörper 7 und der Wandung 3 aufzubauen. Zu der Wandung 3 hin endet der Ausgleichsformkörper 10 auf seiner dem Grundformkörper 7 gegenüberliegenden Seite an einem Anlageformkörper 13, der zwar elastisch verformbar aber deutlich steifer ist als der Grundformkörper 10 und der über ringförmig um das Loch 5 umlaufende Dichtlippen 14 dichtend an der Wandung 3 anliegt. Der Anlageformkörper 13 besteht aus einem massiven Material 15, das dieselbe Grundzusammensetzung wie der Schaumformkörper 11 aufweisen kann, außer dass ihm kein Treibmittel zugesetzt ist. Die Dichtlippen 14 sind auch aus dem Material 15 oder einem anderen, noch elastischeren Material ausgebildet. Der mit den Dichtlippen 14 an dem Anlageformkörper 13 ausgebildete Anlagebereich 16 zur Anlage an der Wandung 3 ist in seiner Form auf die Wandung 3 abgestimmt, die hier eben ist.
In 2 ist angedeutet, wie der Anlagebereich 16 einer gekrümmten Kontur der Wandung 3 mit einer entsprechenden Negativkontur 17 folgt und so unter der Vorspannung des Ausgleichsformkörpers 10 mit der Wandung 3 in Formschluss steht. Dabei könnten auch hier Dichtlippen 14 vorgesehen sein, die aber in 2 nicht eingezeichnet sind.
Die in 3 angedeutete Ausführungsform der Vorrichtung 1 zeigt eine Dichtlippe 14, die von dem Anlageformkörper 13 in ihrer dargestellten Montagestellung weit rüsselartig vorsteht. Dabei ist ihr freies Ende 18 über Einrollfäden 19 so mit dem Anlageformkörper 13 verbunden, dass die Dichtlippe 14 nach ihrem Hindurchführen durch das Loch 5 in der Wandung 3 wulstartig radial nach außen umschlägt und damit ihre in 4 dargestellte Funktionsstellung einnimmt, in der sie dichtend an der dem Rest der Vorrichtung 1 abgekehrten Rückseite 20 der Wandung 3 anliegt.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Durchführung
3: Wandung
4: Lumen
5: Loch
6: Bereich
7: Grundformkörper
8: Rastnase
9: Dichtlippe
10: Ausgleichsformkörper
11: Schaumformkörper
12: Vertiefungen
13: Anlageformkörper
14: Dichtlippe
15: Material
16: Anlagebereich
17: Negativkontur
18: Ende
19: Einrollfaden
20: Rückseite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007046531 B3 [0003]
DE 102005047955 B3 [0005]

Claims

Vorrichtung (1) zur Ausbildung einer abgedichteten, aber Relativbewegungen zulassenden Durchführung (2) durch eine Wandung (3), insbesondere durch eine Schottwand eines Kraftfahrzeugs, mit einem formsteifen Grundformkörper (7), mit einem dicht an den Grundformkörper (7) angebundenen elastisch verformbaren Ausgleichsformkörper (10) und mit einem Anlagebereich (16) zur dichtenden Anlage an der Wandung (3) auf der dem Grundformkörper (7) abgekehrten Seite des Ausgleichsformkörpers (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagebereich (16) an einem Anlageformkörper (13) ausgebildet ist, der im Abstand zu dem Grundformkörper (7) dicht an den Ausgleichsformkörper (10) angebunden ist und aus einem Material (15) besteht, welches eine höhere Formsteifigkeit aufweist als ein Material, aus dem der Ausgleichsformkörper (10) besteht.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Shore A-Härte des Materials (15) des Anlageformkörpers (13) um mindestens 5 höher ist als eine Shore A-Härte des Materials des Ausgleichsformkörpers (10).
Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (15) des Anlageformkörpers (13) und das Material des Ausgleichsformkörpers (10) eine gleiche Ausgangszusammensetzung aufweisen.
Vorrichtung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsformkörper (10) ein Schaumformkörper (11) ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumformkörper (11) direkt an den Grundformkörper (7) und/oder den Anlageformkörper (13) angeformt ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumformkörper (11) unter Verwendung eines Treibmittels an den Grundformkörper (7) und/oder den Anlageformkörper (13) angespritzt ist.
Vorrichtung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlageformkörper (13) ein massiver formgespritzter Formkörper ist.
Vorrichtung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundformkörper (7) ein massiver formgespritzter Formkörper ist.
Vorrichtung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagebereich (16) des Anlageformkörper (13) eine Negativkontur (17) einer Oberfläche der Wandung (3) aufweist.
Vorrichtung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Anlagebereich (16) mindestens eine ringförmig umlaufende Dichtlippe (14) an den Anlageformkörper (13) angespritzt ist.
Vorrichtung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (14) eine Funktionsstellung aufweist, in der sie wulstartig radial nach außen umgeschlagen ist, so dass sie an der dem Anlagebereich (16) abgekehrten Rückseite (20) der Wandung (3) anliegt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (14) eine Montagestellung aufweist, in der sie rüsselartig von dem Anlagebereich (16) absteht.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (14) bei Anlage des Anlagebereichs (16) an die Wandung (3) automatisch aus ihrer Montagestellung in ihre Funktionsstellung umschlägt.