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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Abdichtung einer Durchführung durch eine Schottwand bei der Hochzeit von Fahrwerk und Karosserie eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1.
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Insbesondere, aber nicht ausschließlich dient die Vorrichtung zur Abdichtung zwischen einem Lenkgetriebegehäuse und einem Stirnwandblech des jeweiligen Kraftfahrzeugs.
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Bei der Hochzeit von Fahrwerk und Karosserie eines Kraftfahrzeugs werden das vormontierte Fahrwerk und die Karosserie in einer Richtung zusammengeführt, die zu dem Stirnwandblech der Karosserie und anderen Schottwänden unter einem spitzen Winkel verläuft. Vorrichtungen zur Abdichtung von Durchführungen durch diese Schottwände, die nach der Hochzeit um die entsprechenden Durchbrechungen herum dichtend an den Schottwänden anliegen sollen, müssen bei der Hochzeit an den Schottwänden entlanggleiten und dabei orthogonal zu der jeweiligen Schottwand unter eine für die Abdichtung nötige Vorspannung gesetzt werden. Dabei besteht eine nicht unerhebliche Gefahr einer Deformation der Vorrichtung, so dass der durch sie hindurch vorgesehene Kanal nicht mehr an die für die jeweilige Durchführung vorgesehene Durchbrechung der Schottwand anschließt und/oder nicht mehr den gewünschten, insbesondere geradlinigen Verlauf bis zu der Durchbrechung aufweist.
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Diese Deformationsgefahren treten insbesondere dann auf, wenn ein auf einer Schaummatrix basierender Dichtkörper der Vorrichtung eine vergleichsweise große Erstreckung zwischen seinen beiden Enden in Richtung des Kanals durch die Vorrichtung aufweist. Eine solche große Erstreckung ist aber vielfach zur Überbrückung von Toleranzen zwischen Fahrwerk und Karosserie oder auch zum Überbrücken unterschiedlich großer Abstände zwischen Fahrwerk und Karosserie bei unterschiedlichen Modellvarianten erwünscht.
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STAND DER TECHNIK
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Die
DE 10 2005 047 955 B3 offenbart eine Vorrichtung zur Abdichtung zwischen einem Lenkgetriebegehäuse und einem Stirnwandblech einer Kraftfahrzeugkarosserie um eine Lenkzapfendurchführung. Diese Vorrichtung weist einen Basiskörper und einen sich von dem Basiskörper weg erstreckenden Abdichtmantel aus Elastomerwerkstoff auf, dessen freies Ende zur Anlage an dem Stirnwandblech vorgesehen ist. Der Abdichtmantel weist einen aus Gummi ausgebildeten Falten- oder Wellenbereich mit mehreren in der Richtung von dem Basiskörper weg aufeinander folgenden Falten bzw. Wellen auf. Dieser Abdichtmantel umschließt einen sich von dem Basiskörper weg erstreckenden Dichtkörper aus einem Schaumstoff, dessen freies Ende ebenfalls zur Anlage an dem Stirnwandblech vorgesehen ist. Der Abdichtmantel gewährleistet dabei eine sichere Anlage der Vorrichtung an dem Stirnwandblech, und zwar sowohl bei statischen als auch bei dynamischen Bewegungen zwischen dem Fahrwerk und der Karosserie. Aus diesem Grund ist der Abdichtmantel vorzugsweise aus einem Gummi ausgebildet. Der zusätzliche Dichtkörper ist aufgrund seiner Ausbildung aus einem Schaumstoff im dynamischen Bereich auch dann nicht zu einer ununterbrochenen Anlage an der Stirnwandblech in der Lage, wenn er zwischen seinen beiden Enden eine im umkomprimierten Zustand große Erstreckung von mehr als 30 mm von dem Basiskörper weg aufweist und bei der Hochzeit von Fahrwerk und Karosserie stark komprimiert wird.
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Nachteilig bei der aus der
DE 10 2005 047 955 B3 bekannten Vorrichtung ist der erhebliche zusätzliche Aufwand für den den Dichtkörper umschließenden falten- oder wellenförmigen Dichtmantel. Zudem besteht bei dieser bekannten Vorrichtung bei der Hochzeit von Fahrwerk und Karosserie nicht nur die Gefahr einer Deformation des Dichtkörpers, sondern auch des Dichtmantels.
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Aus der
DE 10 2007 046 531 B3 ist eine Abdichtvorrichtung zur Abdichtung zwischen einem Lenkgetriebegehäuse und einem Stirnwandblech einer Kraftfahrzeugkarosserie um eine Lenkzapfendurchführung herum bekannt, die die Merkmale des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufweist. Bei dieser Vorrichtung ist ein Schaumstoff eines sich von einem Basiskörper zur Anbringung an dem Lenkgetriebegehäuse weg erstreckenden ringförmigen Dichtkörpers, dessen freies Ende zur Anlage an dem Stirnwandblech vorgesehen ist, direkt an den Basiskörper angeschäumt, statt ihn wie zuvor üblich, an den Basiskörper anzukleben. Dadurch wird eine bessere Anbindung des Schaumstoffs an den Basiskörper erreicht, insbesondere wenn sich der Schaumstoff bis in die Hohlräume des Basiskörpers hinein erstreckt, wobei er diese Hohlräume unterteilende Bereiche des Basiskörpers als Armierung in sich aufnimmt. Der Basiskörper dieser bekannten Vorrichtung ist aus formsteifen Kunststoff formgespritzt und in so genannter 2K-Technologie mit einer Dichtlippe zu dem Lenkgetriebegehäuse hin versehen. Der Schaumstoff des Dichtkörpers der bekannten Vorrichtung ist insbesondere ein PUR-Schaum, der in einer Formkavität an den Basiskörper angeschäumt wird. Dabei bildet der Schaumstoff vorzugsweise eine geschlossene Oberfläche aus, die keine Durchströmung des Dichtkörpers zulässt. Um der Problematik der Deformation des Dichtkörpers bei der Hochzeit von Fahrwerk und Karosserie eines Kraftfahrzeugs zu begegnen, ist für den Kanal durch die bekannte Vorrichtung ein Langloch in dem Dichtkörper vorgesehen, dessen Hauptrichtung in der Ebene verläuft, die von der Lenkzapfendurchführung und der Richtung der Relativbewegung zwischen Fahrwerk und Karosserie bei der Hochzeit aufgespannt wird. Zudem weist der Basiskörper an seinem Ende, an dem der Dichtkörper angeordnet ist, eine Stirnfläche auf, an der sich der Dichtkörper axial abstützt und deren Flächenschwerpunkt radial zu der Lenkzapfendurchführung versetzt ist. Auch dieser Versatz liegt in der Ebene, die bei der Hochzeit durch die Lenkzapfendurchführung und die Relativbewegung des Fahrzeugs zu der Kraftfahrzeugkarosserie aufgespannt wird und zeigt dabei von der Lenkzapfendurchführung nach unten. So kann einerseits ein in dem Stirnwandblech vorgesehenes Langloch, das das Durchtreten eines Lenkzapfens bei der Hochzeit erlaubt, vollständig von dem Dichtkörper abgedichtet werden, und der Dichtkörper selbst wird durch seine größere Erstreckung in Richtung des Versatzes gegenüber den auf ihn bei der Hochzeit, sobald er das Stirnwandblech entlanggleitet, einwirkenden Schubbelastungen stabilisiert.
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Als nachteilig erweist sich jedoch bei dem aus der
DE 10 2007 046 531 B3 bekannten Vorrichtung, dass der Dichtkörper dynamischen Abstandsänderungen zwischen dem Stirnwandblech und dem Lenkgetriebegehäuse im höherfrequenten Bereich nicht zu folgen vermag, insbesondere wenn diese Relativbewegungen größere Amplituden aufweisen. Bei größerer Erstreckung des Dichtkörpers längs des durch die Vorrichtung verlaufenden Kanals kann zudem auch durch die beschriebenen Maßnahmen eine erhebliche Deformation des Dichtkörpers bei der Hochzeit von Fahrwerk und Karosserie des jeweiligen Kraftfahrzeugs kaum vermieen werden.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Abdichtung einer Durchführung durch eine Schottwand bei der Hochzeit von Fahrzeug und Karosserie eines Kraftfahrzeugs aufzuzeigen, die durch die Relativbewegung zu der jeweiligen Schottwand bei der Hochzeit möglichst wenig deformiert wird und die ohne großen Aufwand die Abdichtung gegenüber der Schottwand auch bei dynamischen Bewegungen zwischen Fahrwerk und Karosserie sicherstellt.
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LÖSUNG
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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 Patentansprüchen definiert.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Bei der neuen Vorrichtung zur Abdichtung einer Durchführung durch eine Schottwand bei der Hochzeit von Fahrwerk und Karosserie eines Kraftfahrzeugs mit einem formsteifen Anschlusskörper zur Befestigung an einem Teil des Fahrwerks, mit einem verformbaren Dichtkörper, der an seinem einen Ende an den Anschlusskörper angebunden ist, der mit seinem anderen Ende zur abdichtenden Anlage an der Schottwand vorgesehen ist und der eine Schaummatrix aufweist, und mit einem über seinen Umfang geschlossenen Kanal, der sich durch den Anschlusskörper und den Dichtkörper bis zu dem anderen Ende des Dichtkörpers erstreckt, ist die Schaummatrix mit einer Armierung aus einem ungeschäumten Elastomer verstärkt, die eine geringere Eigendämpfung als die Schaummatrix aufweist.
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Die Armierung ist anders als die Schaummatrix ungeschäumt. Insbesondere weist sie das Elastomer in massiver Form, d. h. Bereiche aus massivem Elastomer mit Mindestabmessungen von typischerweise 1 mm, bevorzugt 2 mm oder mehr in allen drei Raumrichtungen, auf. Grundsätzlich kann das Elastomer die Armierung aber auch in Folien- oder anderen nur in zwei Dimensionen massiv durchlaufenden Formen ausbilden. Zweck der Armierung ist es in jedem Fall, die Eigendämpfung des Dichtkörpers zumindest bereichsweise zu reduzieren, damit der Dichtkörper Relativbewegungen zwischen dem Fahrwerk und der Karosserie des jeweiligen Kraftfahrzeugs besser folgt. Dabei geht es sowohl um Relativbewegungen bei der Hochzeit von Fahrwerk und Karosserie als auch um dynamische Relativbewegungen im Betrieb des Kraftfahrzeugs. Man kann es auch so formulieren, dass die Armierung die Elastizität des Dichtkörpers in Richtung einer linearen Elastizität verschiebt. Praktisch gelingt es mit der Armierung, die Abdichtung gegenüber der Schottwand auch bei dynamischen Bewegungen allein mit dem Dichtkörper sicherzustellen, so dass auf einen zusätzlichen Abdichtmantel verzichtet werden kann. Gleichzeitig ist der Aufwand, der für die erfindungsgemäße Armierung des Dichtkörpers zu betreiben ist, vergleichsweise gering, und zwar sowohl was den Materialeinsatz an Elastomer für die Armierung als auch das Einbringen der Armierung in den Dichtkörper anbelangt.
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Für einen begrenzten Aufwand bei der Einbringung der Armierung in den Dichtkörper ist es günstig, wenn die Armierung an den Anschlusskörper angebunden ist. Diese Anbindung sorgt auch dafür, dass die Armierung die Form des Dichtkörpers gegenüber dem Anschlusskörper stabilisiert.
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Konkret kann die Armierung aus dem Elastomer an den Anschlusskörper angespritzt sein. Wenn dabei der Anschlusskörper seinerseits aus einem formsteifen Kunststoff formgespritzt ist, können der Anschlusskörper und die Armierung in so genannter 2K-Technologie ausgebildet werden. Diese Technologie kann auch genutzt werden, um zusätzliche Dichtlippen an den Anschlusskörper anzuspritzen. Grundsätzlich kann der Anschlusskörper aber beispielsweise auch aus Metall oder anderen formsteifen Materialien ausgebildet sein.
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Die Schaummatrix des Dichtkörpers ist vorzugsweise an die Armierung und den Anschlusskörper angeschäumt. Auch dieses Anschäumen kann grundsätzlich in Kunststoffspritztechnologie erfolgen, indem beispielsweise einem Elastomer, möglicherweise sogar demselben Elastomer, aus dem zuvor in massiver ungeschäumter Form die Armierung ausgebildet wurde, ein Treibmittel zugesetzt wird.
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Die Schaummatrix kann aber auch ein Polyurethanschaum sein, der im Rahmen einer Polyurethanreaktion aufgeschäumt, an die Armierung und den Anschlusskörper angeschäumt und an diese fest angebunden wird.
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Die Armierung der Schaummatrix kann sich teilweise auch bis an eine freie Oberfläche des Dichtkörpers, beispielsweise im Bereich seines Außenumfangs aber auch im Bereich des Kanals der Vorrichtung oder selbst der Anlage an die jeweilige Schottwand erstrecken. Zumindest teilweise ist die Armierung aber in die Schaummatrix eingebettet, d. h., soweit sie nicht an den Anschlusskörper angebunden ist, vollständig von der Schaummatrix umgeben.
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Die Verstärkung der Schaummatrix wird durch die Armierung naturgemäß nur in den Bereichen erzielt, in denen die Armierung vorgesehen ist. Aus diesem Grund erstreckt sich die Armierung vorzugsweise über mindestens die Hälfte der Erstreckung des Dichtkörpers zwischen seinem einen und seinem anderen Ende. Allerdings ist es nicht unbedingt günstig, wenn sich die Armierung von dem Anschlusskörper bis ganz zu dem anderen Ende des Dichtkörpers erstreckt, weil die Armierung aufgrund ihrer geringeren Eigendämpfung Schallbrücken für Körperschall zwischen dem Anschlusskörper und der jeweiligen Schottwand ausbilden kann. Um dies zu vermeiden, ist es deshalb bevorzugt, wenn die Armierung vor dem anderen Ende des Dichtkörpers in der Schaummatrix endet.
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Die konkrete Raumform der Armierung kann mindestens einen den Kanal durch die Vorrichtung umschließenden Rohrabschnitt umfassen. Die Armierung kann auch ein Gitterwerk, insbesondere ein dreidimensional verzweigtes Gitterwerk aus dem Elastomer aufweisen. Ein solches Gitterwerk kann auch separat hergestellt und dann an den Anschlusskörper angebunden werden, bevor die Schaummatrix angeschäumt wird.
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Maximal ist eine Dämpfungskonstante der Armierung bei der neuen Vorrichtung halb so groß wie eine Dämpfungskonstante der Schaummatrix. Bevorzugt ist der Unterschied zwischen den Dämpfungskonstanten noch größer. Am meisten bevorzugt beträgt er mindestens einen Faktor 10.
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Besonders gut geeignete Elastomere für die Armierung sind solche, die auch als Gummi bezeichnet werden, und die sich verglichen mit anderen Elastomeren durch eine vergleichsweise lineare Elastizität auszeichnen.
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Insbesondere ist der Anschlusskörper der neuen Vorrichtung zur Befestigung an einem Lenkgetriebegehäuse vorgesehen, wobei der Kanal der Vorrichtung zur Aufnahme eines Lenkzapfens ausgebildet ist, d. h. insbesondere dient die Vorrichtung zur Ausbildung einer Lenkgetriebedurchführung durch ein Stirnwandblech eines Kraftfahrzeugs.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert und beschrieben.
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1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Abdichtung einer Lenkgetriebedurchführung durch ein Stirnwandblech eines Kraftfahrzeugs.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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Die in 1 dargestellte Vorrichtung 1 weist einen Anschlusskörper 2 auf, der aus einem harten Kunststoff formgespritzt ist und entsprechend formsteif ist. D. h., in der vorgesehenen Verwendung der Vorrichtung 1 verformt sich der Anschlusskörper 2 nicht. An seinem einen, in 1 unteren Ende 3 ist der Anschlusskörper 2 zur Befestigung an einem Teil eines Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs, konkret an einem Lenkgetriebegehäuse vorgesehen. Der vorliegende Anschlusskörper 2 weist dazu eine Rastnut 4 in seiner Außenoberfläche auf. An das andere Ende 5 des Anschlusskörpers 2 ist ein Dichtkörper 6 angebunden. Der Dichtkörper 6 weist eine Schaummatrix 7 auf, die sich bis in eine umlaufende Vertiefung 8 in dem Anschlusskörper 2 hinein erstreckt. Verstärkt ist die Schaummatrix 7 durch eine Armierung 9, die sich von dem Ende 5 des Anschlusskörpers 2 in die Schaummatrix 7 hinein erstreckt. Dabei liegt die Armierung zum Teil an der Außenoberfläche des Dichtkörpers 6 frei. Ansonsten ist sie in die Schaumstoffmatrix 7 eingebettet. Die Armierung 9 besteht aus einem Elastomer 10, das derart ausgewählt bzw. zusammengesetzt ist, dass die Armierung 9 eine deutlich geringere Eigendämpfung als die Schaummatrix 7 aufweist. Auf diese Weise wird die Formstabilität des Dichtkörpers 6 mit Hilfe der Armierung 9 erhöht, und zwar sowohl während der Hochzeit von Fahrwerk und Karosserie eines Kraftfahrzeugs, bei der sich der Dichtkörper und Deformation an ein Stirnwandblech der Karosserie anlegt, um eine Abdichtung gegenüber dem Stirnwandblech herbeizuführen, als auch bei dynamischen Bewegungen zwischen dem Fahrwerk und der Karosserie. Konkret besteht die Armierung hier aus zwei koaxial zu dem Kanal 13 und zueinander koaxial angeordneten Rohrabschnitten 14 aus dem Elastomer 10. Der Dichtkörper 6 wird nicht über seine gesamte Länge von dem Ende 5 des Anschlusskörpers 2 bis zu seinem freien Ende 11 durch die Armierung 9 verstärkt, sondern nur etwa über die Hälfte dieser Erstreckung. So bildet die Armierung 9 keine Körperschallbrücken zwischen dem Anschlusskörper 2 und dem jeweiligen Stirnwandblech. Dennoch verhindert sie durch die verbesserte Formstabilität des Dichtkörpers 6, dass dieser bei der Hochzeit zwischen Fahrwerk und Karosserie über seine gewünschte Kompression hinaus übermäßig deformiert wird, so dass ein sich durch die Vorrichtung 1 erstreckender, über sein Umfang 12 geschlossener Kanal 13 den Anschluss an das Loch in dem jeweiligen Stirnwandblech zur Ausbildung der gewünschten Durchführung verliert oder zumindest so verformt ist, dass sich ein von dem jeweiligen Lenkgetriebegehäuse durch den Kanal 13 erstreckender Lenkzapfen nicht mehr frei drehen kann, sondern an dem Dichtkörper 6 reibt.
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Hier wurde die Armierung 9 aus dem Elastomer 10 mit nahezu linearer Elastizität in 2K-Technologie an den Anschlusskörper 2 angespritzt, und anschließend wurde der Dichtkörper 6 durch Anschäumen der Schaummatrix 7 durch eine Polyurethanreaktion an den Anschlusskörper 2 und die Armierung 9 ausgebildet. Dabei erlaubt die Armierung 9 in Richtung des Kanals 13 vergleichsweise lange Dichtkörper 6, so dass auch große Relativbewegungen zwischen dem Fahrwerk und der Karosserie sowohl bei deren Hochzeit als auch im dynamischen Bereich während des Betriebs des jeweiligen Kraftfahrzeugs überbrückt werden können. Zudem ist es möglich, den Dichtkörper 6 ohne Änderung des Anschlusselements 2 und der Armierung 9 in unterschiedlicher Hohe auszubilden, um zum Beispiel unterschiedliche Modellvarianten des jeweiligen Kraftfahrzeugs abzudecken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Anschlusskörper
- 3
- Ende
- 4
- Befestigungsnut
- 5
- Ende
- 6
- Dichtkörper
- 7
- Schaummatrix
- 8
- Vertiefung
- 9
- Armierung
- 10
- Elastomer
- 11
- Ende
- 12
- Umfang
- 13
- Kanal
- 14
- Rohrabschnitt
