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Die vorliegende Erfindung betrifft Tüllen, und insbesondere solche Tüllen, die in Fahrzeugen jeglicher Art, seien es Land-, Luft- oder Wasserfahrzeuge zum Einsatz kommen. Erfindungsgemäße Tüllen dienen in der Regel zur Durchführung von strangförmigen Elementen, wie beispielsweise elektrischen Leitungen durch eine Öffnung in einer Wandung, z. B. einem Karosserieblech und zur Abdichtung im Bereich der Durchführung.
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Derartige Tüllen sind beispielsweise aus der
DE 100 58 563 A1 oder der
DE 101 40 714 C2 bekannt. Sie weisen einen Rahmen zur Befestigung der Tülle an der Wandung auf, wobei der Rahmen eine Durchführungsöffnung aufweist, durch die das strangförmige Element führbar ist. Ferner ist ein Dichtkörper aus einem elastischeren Material als der Rahmen vorgesehen, wobei der Dichtkörper einen schlauchförmigen Fortsatz zur Abdichtung gegen das strangförmige Element aufweist, welcher ebenfalls zur Durchführung des strangförmigen Elements ausgebildet ist. Darüber hinaus ist es bekannt, einstückig mit dem Dichtkörper eine Dichtwulst bzw. eine oder mehrere Dichtlippen auszugestalten, die gegen die Wandung abdichten, wenn die Tülle in die Öffnung eingebracht ist. In dem erwähnten Stand der Technik sind der Dichtkörper und die Dichtlippen einstückig mit dem Rahmen in einem Zweikomponentenspritzgießverfahren ausgebildet.
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Alternativ ist es im Stand der Technik bekannt, die Dichtwulst in einem separaten Verfahrenschritt, d. h. separat von dem Dichtkörper mit dem schlauchförmigen Fortsatz auszubilden und in Form einer Schaumraupe mit dem Rahmen zu verbinden.
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Um den Rahmen mit dem Dichtkörper einstückig herstellen zu können, muss dieser regelmäßig aus einem temperaturbeständigen Material, z. B. PA66 GF30 (Polyamid 66%, glasfaserverstärkt 30%) hergestellt werden, weil der Rahmen im Werkzeug den Temperaturen zum Spritzen des Dichtkörpers standhalten muss.
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Darüber hinaus wird der Dichtkörper aus einem haftungsmodifizierten EPDM hergestellt, um die Haftung des Dichtkörpers am Rahmen gewährleisten zu können.
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Wird die Dichtwulst in einem separaten Prozess aufgebracht, werden die Taktzeiten zur Herstellung der Tülle erhöht.
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Sowohl die verwendeten Materialien als auch gegebenenfalls der zusätzliche Verfahrensschritt bei der Herstellung führen zu einem relativ teuren Produkt. Insbesondere in der Automobilindustrie herrscht jedoch ein erhöhter Kostendruck, insbesondere für solche Tüllen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht folglich darin, eine Tülle der eingangs genannten Art zu schaffen, die kostengünstiger hergestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Tülle mit den Merkmalen in Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Tülle finden sich in den Unteransprüchen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, anders als im Stand der Technik üblich den Dichtkörper in den Rahmen einzuknüpfen, d. h. primär formschlüssig mit dem Rahmen zu verbinden gleichzeitig aber noch immer die Dichtwulst einstückig mit dem Dichtkörper auszubilden, wodurch günstigere Materialien bei vergleichbaren Taktzeiten für die Herstellung verwendet werden können.
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Dem entsprechend definiert die vorliegende Erfindung eine Tülle zur Durchführung von strangförmigen Elementen, z. B. elektrischen Leitungen durch eine Öffnung in einer Wandung, z. B. einem Karosserieblech. Rein beispielhaft kommen Tüllen z. B. zwischen den Türen oder dem Kofferraum und der Karosserie zum Einsatz, ohne dass diese Einsatzgebiete eine abschließende Aufzählung sind. Die erfindungsgemäße Tülle umfasst einen Rahmen zur Befestigung der Tülle an der Wandung. Hierfür kann der Rahmen mit beliebigen Befestigungsmitteln oder Befestigungsvorbereitungen versehen sein. Rein beispielhaft seien Rastverbindungen, Schraubverbindungen, etc. zu nennen. Die Durchführungsöffnung des Rahmens dient dazu, die strangförmigen Elemente durchführen zu können. Ferner ist erfindungsgemäß ein Dichtkörper aus einem elastischeren Material als der Rahmen vorgesehen. Vorzugsweise besteht der Rahmen aus einem hartelastischen Kunststoff, vorzugsweise einem Thermoplast, insbesondere Polypropylen und rein beispielhaft PP GF30 (Polypropylen glasfaserverstärkt 30%). Für den Dichtkörper kommen primär weichelastische Kunststoffe, insbesondere Elastomere und insbesondere thermoplastische Elastomere zum Einsatz. Als besonders bevorzugt hat sich Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, herausgestellt. Der Dichtkörper weist einen schlauchförmigen Fortsatz zur Abdichtung gegen das strangförmige Element auf sowie eine Dichtwulst bzw. eine Dichtung, die bevorzugt vollständig um die Durchführungsöffnung des Rahmens verläuft. Erfindungsgemäß erfolgt die Verbindung zwischen Rahmen und Dichtkörper formschlüssig, d. h. der Dichtkörper wird nach der Herstellung des Rahmens in die Durchführungsöffnung des Rahmens eingeknüpft, indem der Dichtkörper den Rahmen im Bereich der Durchführungsöffnung hintergreift. Dabei wirkt der Formschluss vorzugsweise parallel zur Mittelachse der Durchführungsöffnung in entgegengesetzten Richtungen.
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Die Tülle kann zur Verbindung des Rahmens mit dem Dichtkörper optional zusätzlich mit einer kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung ausgerüstet sein. Dies empfiehlt sich bspw. bei Tüllen, die erhöhten mechanischen Belastungen ausgesetzt sind.
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Die Durchführungsöffnung ist vorzugsweise eine kreisförmige Öffnung und der Dichtkörper weist einen kreisrunden Hinterschnitt auf.
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Es gestaltet sich in der Regel schwierig bei einstückiger Ausgestaltung der Dichtwulst mit dem Dichtkörper eine ausreichende Elastizität der Dichtwulst zu erzielen, so dass bereits geringe Anpressdrücke ausreichen. Daher ist es bevorzugt, in einer Richtung parallel zur Mittelachse der Durchführungsöffnung (in einer Richtung, in der die Tülle bei der Montage gegen die Wandung gedrückt wird), zwischen der Dichtwulst und dem Rahmen einen Hohlraum vorzusehen. Dabei kann es von Vorteil sein, dass die Dichtwulst durch eine gekrümmte Wölbung aus der Ebene des Dichtkörpers gebildet ist. Das heißt, es erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur Durchführungsöffnung des Rahmens ein Flansch entlang des Umfangs des schlauchförmigen Fortsatzes der im Bereich der Dichtwulst gewölbt ausgebildet ist, wodurch ein Hohlraum zwischen dem Flansch im Bereich der Wölbung und der entsprechend zugewandten Oberfläche des Rahmens verbleibt.
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Alternativ wäre es denkbar, die Dichtwulst bereichsweise so zu schäumen, dass sie einen geschäumten geschlossenporigen Kern aufweist, der von einer ungeschäumten, im Wesentlichen treibmittellosen Ausgangsmaterial enthaltenden Außenhaut umgeben ist. Um einen solchen Dichtkörper in einem Spritzgießverfahren herzustellen, wird der Fachmann auf das in der
EP 1 161 333 B1 beschriebene Verfahren verwiesen. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass durch den aufgeschäumten Kern eine ausreichende Elastizität zur Verfügung steht, so dass die notwendigen Anpressdrücke klein gehalten werden können, während die im Wesentlichen geschlossene Außenfläche der Außenhaut das Eindringen von Feuchtigkeit in die Dichtwulst vermeidet.
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Um beim Montieren der Tülle und den auftretenden Anpressdrücken ein seitliches Ausweichen, im Wesentlichen senkrecht zu den Anpressdrücken bzw. der Mittelachse der Durchführungsöffnung zu vermeiden, ist es bevorzugt, dass an wenigstens der Innenumfangsseite oder der Außenumfangsseite, bevorzugt jedoch an beiden Seiten der Dichtwulst ein Steg ausgebildet ist, der in Richtung des Rahmens, insbesondere parallel zur Mittelachse der Durchführungsöffnung vorragt und in einer Nut des Rahmens aufgenommen ist. Dadurch werden die innen liegende und außen liegende Seite des Dichtwulstes entsprechend gehalten und so ein Ausweichen in seitlicher Richtung verhindert. Alternativ ist es auch denkbar, nur einen Steg vorzusehen, der in einer Nut aufgenommen ist. Das Vorsehen wenigstens eines oder zweier Stege ist in Verbindung mit dem Hohlraum bevorzugt, während das Vorsehen nur eines Steges und nur einer Nut bei der Ausbildung der Dichtwulst mit einem geschäumten Kern und einer ungeschäumten Außenhaut zu bevorzugen ist.
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Des Weiteren ist es bevorzugt, dass der bzw. die Stege und die Nut/-en dem Verlauf der Dichtwulst um die Durchführungsöffnung folgen.
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In einer alternativen Ausgestaltung, kann eine zusätzliche kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung des Rahmens mit dem Dichtkörper, bevorzugt benachbart zur Dichtwulst, erfolgen. In diesem Fall könnte im Rahmen auf eine Nut verzichtet werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung, die alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben erwähnten Merkmale umgesetzt werden können, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen, sind der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen zu entnehmen. Diese erfolgt unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Tülle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 aus 1 zeigt;
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3 einen vergrößerten Abschnitt aus 2 zeigt; und
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4 eine alternative Ausgestaltung der Dichtwulst in der gleichen Darstellung wie 3 zeigt.
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In den verschiedenartigen Ansichten kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Elemente.
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Die in 1 dargestellte Tülle umfasst einen Rahmen 10 und einen Dichtkörper 30. Der Rahmen 10 weist mehrere (hier drei) Befestigungsöffnungen 11 auf, um die Tülle an einer nicht dargestellten Wandung, z. B. einem Karosserieblech zu befestigen. Hierzu werden Bolzen durch die Befestigungsöffnungen 11 geführt, die mit Muttern entsprechend gesichert werden. Es sind jedoch auch andere Befestigungsarten, wie beispielsweise Rastverbindungen denkbar. Auch ist es denkbar, die Bolzen bereits mit dem Rahmen 10 zu verbinden. Des Weiteren umfasst der Rahmen 10 eine Durchführungsöffnung 12 mit einer Mittelachse M. Die Mittelachse der Durchführungsöffnung fällt dabei in der Regel mit der Richtung, in der die Tülle bei der Befestigung gegen die Wandung gedrückt wird, zusammen. D. h. der Anpressdruck bei der Montage wirkt in Richtung der Mittelachse M. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Rahmen 10 aus Polypropylen (PP GF30 (glasfaserverstärkt)) gebildet. Damit kommt ein nicht sehr temperaturbeständiges, jedoch kostengünstiges Material zum Einsatz.
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Der Dichtkörper 30 ist vorzugsweise aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk gebildet. Ferner umfasst der Dichtkörper 30 einen schlauchförmigen Fortsatz 31, dessen Mittelachse bei der dargestellten Ausführungsform mit der Mittelachse M der Durchführungsöffnung 12 zusammenfällt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist dieser Fortsatz zylindrisch ausgestaltet. Die nicht dargestellten strangförmigen Elemente erstrecken sich im Montagefall durch die Durchführungsöffnung 12 des Rahmens 10 sowie durch den schlauchförmigen Fortsatz 31 des Dichtkörpers 30.
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Ferner ist eine Dichtwulst 32 vorgesehen, die die Durchführungsöffnung 12 des Rahmens 10 vollständig umgibt und einen ringförmigen, d. h. geschlossenen Verlauf aufweist. Die Dichtwulst 32 ist in einem, den schlauchförmigen Fortsatz 31 umgebenden Flansch 33, der sich im Wesentlichen senkrecht zur Mittelache M des schlauchförmigen Fortsatzes bzw. der Durchführungsöffnung 12 erstreckt und von einer die Durchführungsöffnung 12 des Rahmens 10 umgebenden Fläche 14 des Rahmens gestützt ist, ausgebildet. Die Dichtwulst 32 wird dabei durch eine Auswölbung des Flansches 33 in Richtung des schlauchförmigen Fortsatzes 31 gebildet, d. h. der Flansch 33 wölbt sich im Bereich des Dichtwulstes 32 in der gleichen Richtung wie der Fortsatz 31. In einer Richtung, in der sich der Fortsatz 31 erstreckt bzw. der Mittelachse M und der Fläche 14 des Trägers 10 ist ein (umgefüllter) Hohlraum 34 zwischen der Unterseite der Dichtwulst 32 und der Fläche 14 des Trägers 10 ausgebildet. Des Weiteren weist der Dichtkörper 30 einen oder mehrere Rasthaken 35 auf. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein ringförmig verlaufender Rasthaken bzw. Hinterschnitt 35 ausgebildet. Dieser hintergreift im Montagefall die die Durchführungsöffnung 12 umgebende Wandung, an die sich die Fläche 14 anschließt, um den Dichtkörper 30 in Richtung der Mittelachse M und des Fortsatzes 31 formschlüssig mit dem Rahmen 10 zu verbinden. In der entgegengesetzten Richtung herrscht ein Formschluss zwischen dem Flansch 33 und der Fläche 14 der die Öffnung 12 umgebenden Wandung. Die Verbindung des Rahmens 10 mit dem Dichtkörper 30 erfolgt dabei ausschließlich über einen Formschluss. Es ist jedoch auch denkbar, zusätzlich eine kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige unterstützende Verbindung vorzusehen. Angeschlossen ist hingegen die einstückige Ausgestaltung von Rahmen 10 und Dichtkörper 30.
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Darüber hinaus sind, wie es am besten aus 3 ersichtlich ist, in der die Durchführungsöffnung 12 umgebenden Fläche 14 zwei parallel verlaufende Nuten 15 vorgesehen, die dem Verlauf der Dichtwulst 32 folgen. Die Dichtwulst 32 weist ferner auf ihrer Innenumfangsseite und ihrer Außenumfangsseite jeweils einen Steg 36 auf, der sich bei der dargestellten Ausführungsform parallel zur Mittelachse M (siehe 2), d. h. parallel zum bei der Montage herrschenden Anpressdruck erstreckt. Diese Stege 36 sind jeweils in den Nuten 15 aufgenommen und halten den Flansch 33 an der Innenumfangsseite und der Außenumfangsseite der Wulst in einer Richtung senkrecht zur Mittelache M, d. h. senkrecht zu den Anpressdrücken fest. Dadurch wird verhindert, dass sich die Wulst 32 beim Anpressen flach legt und somit ein großer Anpressdruck notwendig würde. Vielmehr sichern die Stege 15, dass der Hohlraum 34 aufrechterhalten bleibt und geringe Anpressdrücke ausreichen, um eine Dichtwirkung zu erzielen.
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Alternativ zu der Ausgestaltung der Dichtwulst
32 in den
1 bis
3 kann die Dichtwulst auch gemäß der Ausgestaltung in
4 ausgebildet sein. Dabei wird die Dichtwulst
32 mit einem geschäumten Kern
37 und einer ungeschäumten Außenhaut
38 ausgestaltet, wie es in der
EP 1 161 333 B1 beschrieben ist, auf die der Fachmann für weitere Details verwiesen wird. Der Kern und die Außenhaut bestehen aus demselben Material, die Außenhaut
38 ist jedoch ungeschäumt und treibmittelfrei, während der Kern mit vorzugsweise geschlossenen Poren geschäumt ist, wodurch eine ausreichende Elastizität der Dichtwulst
32 gewährleistet wird. Bei dieser Ausführungsform ist nur eine Nut
15 vorgesehen, in der der Unterteil der Dichtwulst
32 in Form eines Stegs
36 aufgenommen ist, um ein Ausweichen der Dichtwulst
32 senkrecht zur Mittelachse M, wie in Bezug auf
3 erläutert, zu vermeiden. Der verbleibende Teil des Dichtkörpers
30 ist vorzugsweise ungeschäumt und damit gerade im Bereich der dynamisch belasteten Teile, d. h. des schlauchförmigen Fortsatzes
31 bruchsicherer.
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Bei beiden Ausführungsformen in 3 und 4 ist die Dichtfläche der Dichtwulst 32 im montierten Zustand in Richtung der nicht dargestellten Wandung bzw. bei der dargestellten Ausführungsform in Richtung des Fortsatzes 31 konkav gekrümmt ausgestaltet. Bei der Ausgestaltung in 4 sind jedoch auch andere Dichtgeometrien, z. B. in Form von Dichtlippen denkbar.
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Es versteht sich, dass die obigen bevorzugten Ausführungsformen im Rahmen der Erfindung auch abgewandelt werden können. Es könnte beispielsweise eine Kombination der Ausgestaltungen in 3 und 4 zum Einsatz kommen, wobei entweder die Dichtwulst abschnittsweise gemäß der einen und der anderen Variante ausgestaltet ist oder aber es könnten beide Prinzipien in getrennten Dichtwülsten zum Einsatz kommen. Auch muss die Mittelachse M des schlauchförmigen Fortsatzes 31 nicht zwangsläufig mit der Durchführungsöffnung 12 des Rahmens zusammenfallen. So sind auch gewinkelte oder gekrümmte Abgänge denkbar. Des Weiteren könnten die Mittelachsen M auch parallel, aber versetzt zueinander verlaufen. Darüber hinaus ist es auch denkbar, statt eines ringförmigen Hinterschnitts 35 mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte Rasthaken, die den Hinterschnitt bewirken, vorzusehen. Hier kommen bevorzugt wenigstens drei solche Rasthaken zum Einsatz. Auch können andere Materialien zum Einsatz kommen, wenn auch die oben erwähnten sich als besonders kostengünstig und für den Einsatzzweck geeignet erwiesen haben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10058563 A1 [0002]
- DE 10140714 C2 [0002]
- EP 1161333 B1 [0015, 0029]
