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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Simulation des Verhaltens einer Dichtung zwischen einer Tür und einem Seitenrahmen eines Fahrzeugs, wobei die Dichtung an der Tür oder dem Seitenrahmen des Fahrzeugs angebracht sein kann.
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An eine Dichtung einer Fahrzeugtür werden verschiedene Anforderungen gestellt. Die Dichtung muss je nach Spezifikation in erster Linie eine bestimmte, von der Spezifikation geforderte Dichtigkeit aufweisen. Des Weiteren muss sie bestimmten Anforderungen in Bezug auf eine Dichtungsgegenkraft und ein Ablageverhalten genügen. Unter der Dichtungsgegenkraft ist dabei diejenige Kraft zu verstehen, die die Dichtung während des Zusammenpressens ihres Materials, beispielsweise beim Schließen der Fahrzeugtür, der auf sie wirkenden Druckkraft entgegensetzt. Die Dichtung wird in dem Türrahmen der Tür fixiert. Das Ablageverhalten kennzeichnet die Verschiebung beziehungsweise Deformation der Dichtung während das Verpressen der Dichtung beim Schließen der Tür im Vergleich zu ihrer ursprünglichen Lage auf einer Auflagefläche.
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Um festzustellen, ob eine Dichtung bestimmte charakterisierende Eigenschaften aufweist beziehungsweise einer geforderten Spezifikation genügt, besteht die Möglichkeit einen Prototyp einer Dichtung zu fertigen. Der Prototyp der Dichtung kann dann an einem Modell einer Fahrzeugtür befestigt werden. Mit dem Modell der Fahrzeugtür und der daran angebrachten Dichtung kann das Verhalten der Dichtung zwar festgestellt werden. Insbesondere lassen sich Dichtungsgegenkräfte an verschiedenen Stellen der Dichtung ermitteln. Des Weiteren kann an dem Modell die Dichtigkeit der Dichtung überprüft werden. Es können aber nur bedingt Rückschlüsse gezogen werden, welche Parameter der Dichtung ein bestimmtes Verhalten der Dichtung bewirken. Wenn festgestellt wird, dass die Dichtung nicht die gestellten Anforderungen erfüllt, lässt das Modell nur schwerlich Rückschlüsse darauf zu, welche Kenngrößen der Dichtung verändert werden müssten, damit die Dichtung einer vorgegebenen Spezifikation genügt.
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Es ist daher wünschenswert ein Verfahren zur Simulation des Verhaltens einer Dichtung zwischen einer Tür und einem Seitenrahmen eines Fahrzeugs anzugeben, mit dem es ermöglicht wird, Auswirkungen von die Dichtung kennzeichnenden Parametern auf das Gesamtverhalten der Dichtung zu bewerten und somit die Dichtung derart zu fertigen, dass eine geforderte Spezifikation zuverlässig eingehalten werden kann.
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Eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Simulation des Verhaltens einer Dichtung zwischen einer Tür und einem Seitenrahmen eines Fahrzeugs ist im Patentanspruch 1 angegeben. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- – Bereitstellen von ersten Daten, die Anlageflächen des Rahmens, an denen die Dichtung anliegt, beschreiben,
- – Bereitstellen von zweiten Daten, die ein Profil der Dichtung beschreiben,
- – virtuelles Montieren der Dichtung auf den Anlageflächen des Rahmens,
- – virtuelles Montieren der Tür an dem Rahmen,
- – Unterteilen der Dichtung in eine Vielzahl von Abschnitten,
- – virtuelles Schließen der Tür,
- – Ermitteln von einer Dichtungsgegenkraft für jeden der Abschnitte der Dichtung in Abhängigkeit von einem Eindrehweg der Tür,
- – Unterteilen der Dichtung in verschiedene Teilbereiche und Zusammenfassen von Abschnitten der Dichtung zu den verschiedenen Teilbereichen der Dichtung,
- – Aufsummieren der jeweiligen Dichtungsgegenkraft der Abschnitte jedes Teilbereichs der Dichtung,
- – Skalieren der Teilbereiche der Dichtung auf eine definierte Länge,
- – Ermitteln einer einem jeweiligen Teilbereich der Dichtung zugeordneten Dichtungsgegenkraft in Abhängigkeit von dem Eindrehweg der Tür,
- – Ermitteln einer Dichtungsgegenkraft der Dichtung in Abhängigkeit von dem Eindrehweg aus den den jeweiligen Teilbereichen der Dichtung zugeordneten Dichtungsgegenkräften.
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Gemäß einem weiteren Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Computerprogramm zur Simulation des Verhaltens einer Dichtung zwischen einer Tür und einem Seitenrahmen eines Fahrzeugs, wobei das Computerprogramm ausgebildet ist das Verfahren zur Simulation des Verhaltens einer Dichtung zwischen einer Tür und einem Seitenrahmen eines Fahrzeugs oder eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens auf einer Datenverarbeitungsvorrichtung durchzuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Computerprogrammprodukt, das ausführbaren Programmcode umfasst, wobei der Programmcode bei Ausführung durch eine Datenverarbeitungsvorrichtung das Verfahren zur Simulation des Verhaltens einer Dichtung zwischen einer Tür und einem Seitenrahmen eines Fahrzeugs oder einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ausführt.
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Das Computerprogrammprodukt umfasst insbesondere ein von der Datenverarbeitungsvorrichtung lesbares Medium, auf dem der Programmcode gespeichert ist.
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Mit dem angegebenen Verfahren beziehungsweise Algorithmus lässt sich das Verhalten einer Dichtung beziehungsweise die Auswirkung der Veränderung von bestimmter die Dichtung kennzeichnender Parameter auf das Gesamtverhalten der Dichtung analysieren. Das Verfahren lässt sich als Programm auf einem elektronischen Speichermedium speichern. Die einzelnen Programmschritte des Programms können von einem Rechner automatisiert abgearbeitet werden. Das Verfahren ermöglicht die Ausgabe einer dreidimensionalen Dichtungskraft-Kurve. Die Dichtungskraft-Kurve gibt die von der Dichtung ausgeübte Dichtungsgegenkraft beim Schließen der Fahrzeugtür in Abhängigkeit von dem Eindrehweg der Tür an. Die mit dem Verfahren ermittelte, simulierte Dichtungsgegenkraft kann mit am realen Dichtungsbauteil gemessenen Werten der Dichtungsgegenkraft verglichen werden.
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Die ersten Daten des Algorithmus sind Konstruktionsdaten des Seitenrahmens und der Fahrzeugtür, die deren Geometrie beschreiben. Dabei werden sämtliche Anlageflächen der Dichtung an der Tür und am Seitenrahmen des Fahrzeugs in dreidimensionaler Form dargestellt. Die zweiten Daten des Algorithmus sind Konstruktionsdaten der Dichtung. Diese Daten folgen aus einer zweidimensionalen Modellierung der Dichtung, die beispielsweise mittels der Finite-Elemente-Methode erfolgen kann. Die ersten und zweiten Daten stellen die Eingangsdaten des Algorithmus dar.
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Im nächsten Schritt des Verfahrens zur Simulation des Verhaltens der Dichtung wird die Dichtung virtuell, das heißt in der Simulation, auf den Anlageflächen des Seitenrahmens montiert. Des Weiteren wird auch die Fahrzeugtür virtuell am Türrahmen montiert. Im weiteren Verlauf des Verfahrens wird die Dichtung in eine Vielzahl von Abschnitten beziehungsweise Bereiche aufgeteilt. In Abhängigkeit von dem Eindrehweg der Tür wird für jeden dieser Abschnitte die zugehörige Dichtungsgegenkraft in Abhängigkeit von dem Eindrehweg der Tür ermittelt. Nach einer Normierung der unterschiedlichen Einzelbereiche der Dichtung können die Bereiche über Integrationsverfahren hinsichtlich Energie- und Kraftverhalten der Dichtung bewertet werden. Durch die Normierung sind die Einzelbereiche der Dichtung miteinander vergleichbar. Somit lässt sich mit dem angegebenen Verfahren feststellen, welchen Einfluss jeder einzelne diskretisierte Bereich der Dichtung auf das Verhalten der gesamten Dichtung hat.
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Als Ergebnis liefert das angegebene Verfahren eine oder mehrere Kurven, die die Abhängigkeit der Dichtungsgegenkraft der gesamten Dichtung oder der verschiedenen Teilbereiche der Dichtung vom Eindrehweg angeben. Die ermittelte Kraftkurve kann mit einer an einem Prototyp der Dichtung aufgenommenen Kurve verglichen werden. Diese reale Kurve kann beispielsweise durch Messung der Dichtungsgegenkraft über den Eindrehweg der Tür im Bereich des Türschlosses ermittelt werden.
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Mit Hilfe des angegebenen Verfahrens lässt sich die Kinematik und das Ablageverhalten einer Dichtung hinsichtlich der Kräfte und Energien der Dichtung dreidimensional auslegen. Die Kinematik und das Ablageverhalten der Dichtung lässt sich insbesondere in Bezug auf die beim Zusammenpressen der Dichtung durch die Fahrzeugtür aufzuwendende Energie, die zum Schließen der Tür gegen die Dichtung erforderlich ist, beurteilen. Darüber hinaus können die Kinematik und das Ablageverhalten der Dichtung ausgewertet werden in Bezug auf die von der Dichtung erzeugte Dichtungsgegenkraft, die die Dichtung derjenigen Kraft, mit der die Dichtung beim Schließen der Tür zusammengepresst wird, entgegen setzt.
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Aufgrund der mit dem Verfahren erzeugten Simulation des Verhaltens der Dichtung wird eine frühe kinematische Auslegung der Dichtung und eine Bewertung der Auswirkung dieser Auslegung in sämtlichen drei Dimensionen der Dichtung ermöglicht. Durch die Analyse von einzelnen Bereichen der Dichtung können kritische Abschnitte der Dichtung schnell und vor allem frühzeitig im Design- beziehungsweise Herstellprozess der Dichtung erfasst werden. Dadurch können auch eventuell notwendige bauliche Veränderungen an der Tür oder dem Rahmen frühzeitig erkannt werden. Es muss folglich nicht zwingend das Design der Dichtung geändert werden. Stattdessen können auch die Anlageflächen der Dichtung gegenüber einem ursprünglich vorgesehenen Design noch geändert werden.
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Das Verhalten der Dichtung lässt sich einzelnen charakteristischen Parametern der Dichtung zuordnen. Es kann beispielsweise eine Aussage getroffen werden, welchen Einfluss eine bestimmte Kenngröße der Dichtung auf deren Verhalten im Türrahmen einer Tür hat. Ebenso kann mit dem Simulationsverfahren festgestellt werden, wie sich das Gesamtverhalten der Dichtung ändern wird, wenn bestimmte Kenngrößen der Dichtung verändert werden. Darüber hinaus kann mit Hilfe des Simulationsverfahrens eine Aussage getroffen werden, welche Auswirkung das Design der Dichtung in einem bestimmten Bereich der Dichtung auf das Gesamtsystem Dichtung hat.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die verschiedene Ausführungsformen des Verfahrens zur Simulation des Verhaltens einer Dichtung im Rahmen einer Tür eines Fahrzeugs zeigen, näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Abstimmung einer Dichtung für ein Fahrzeugs,
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2 eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Simulation des Verhaltens einer Dichtung zwischen einer Tür und einem Seitenrahmen eines Fahrzeugs,
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3 eine Ausführungsform einer Dichtung zur Abdichtung eines Raumes zwischen einer Fahrzeugtür und einem Seitenrahmen eines Fahrzeugs,
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4 eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Auslegung einer Dichtung eines Fahrzeugs.
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1 zeigt eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Abstimmung einer Dichtung für ein Fahrzeug. Die Dichtung kann beispielsweise eine Dichtung an der Fahrzeugtür eines Fahrzeugs sein. Die Dichtung kann zum Beispiel zwischen der Fahrzeugtür und dem Seitenrahmen des Fahrzeugs angeordnet sein. Im Rahmen des Verfahrens zur Auslegung der Dichtung wird die Dichtung auf die Montage am Fahrzeug abgestimmt.
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In einem ersten Schritt V1 des Verfahrens werden Geometriedaten der Dichtung erzeugt. Die Geometriedaten werden einem Hersteller zur Fertigung der Dichtung zur Verfügung gestellt.
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In einem zweiten Schritt V2 erfolgt bei einem Lieferant der Dichtung eine Berechnung des Designs der Dichtung in einem zweidimensionalen Modell. Dazu wird ein zweidimensionaler Schnitt der Dichtung hinsichtlich seiner Kinematik beispielsweise mit Hilfe der Finite-Elemente Methode in einem zweidimensionalen Modell ausgelegt. Es handelt sich dabei um eine rein quasi statische Betrachtungsweise. Vom Hersteller der Dichtung kann aus den gewonnen Daten ein Protoyp der Dichtung gefertigt werden, der zu weiteren Tests an einen Fahrzeughersteller geliefert wird.
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Zur Beurteilung, ob das vom Hersteller berechnete Dichtungsdesign den an die Dichtung durch die Spezifikation gestellten Anforderungen genügt, erhält der Fahrzeughersteller den vom Lieferanten in Schritt 2 gefertigten Prototyp der Dichtung. Dabei kann es sich zum Beispiel um eine Dichtung einer bestimmten Länge, beispielsweise um ein Dichtungsstück von 200 mm Länge, handeln. Im Schritt 3 des Verfahrens zur Abstimmung der Dichtung für das Fahrzeug wird das gelieferte Dichtungsstück beim Fahrzeughersteller getestet.
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Die Prüfung kann beispielsweise mittels eines Prüfstempels erfolgen. Der Prüfstempel wird an einer Stelle des gelieferten Dichtungsstücks auf die Dichtung gedrückt. Dabei wird das Material der Dichtung komprimiert und die von der Dichtung der Druckkraft des Prüfstempels entgegen gesetzte Dichtungsgegenkraft gemessen.
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Wenn die Dichtung dem Test im Verfahrensschritt V3 nicht genügt, kennen die gemessenen Daten zurück an den Hersteller geliefert werden. Der Hersteller kann die Dichtung erneut mittels der tatsächlich gemessenen Daten auslegen und ein neu gefertigtes Stück eines Prototyps der Dichtung an den Fahrzeughersteller liefern, der den neuen Prototyp wieder im Schritt V3 mittels des Prüfstempels testet.
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Wenn die vom Hersteller gelieferte Dichtung den Test im Schritt V3 erfolgreich bestanden hat, wird die Dichtung in einem Schritt V4 einer weiteren Prüfung unterzogen. Dabei erfolgt eine Abstimmung der Dichtung an einem gefrästen Seitenrahmen des Fahrzeugs. Der Prototyp der Dichtung wird in den gefrästen Seitenrahmen eingebaut. Bei dem eigentlichen Test wird im Schritt V4 des Verfahrens die Dichtungsgegenkraft, die die Dichtung beim Schließen einer Tür an dem gefrästen Seitenrahmen erzeugt, gemessen. Die Dichtungsgegenkraft kann beispielsweise an einer Stelle des Rahmens, beispielsweise im Bereich des Türschlosses als Schlosskraft, aufgenommen werden.
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Wenn die Dichtung den Anforderungen der Spezifikation genügt, kann die Serienfertigung beginnen. Ansonsten müssen die gemessenen Daten wieder an den Hersteller übermittelt werden und dieser versucht dann mit Verbesserung seines zweidimensionalen Modells der Dichtung einen neuen Prototypen zu fertigen, der dann erneut den Testschritten 3 und 4 unterzogen wird.
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Das beschriebene Verfahren zur Abstimmung einer Dichtung für ein Fahrzeug weist etliche Nachteile auf. So wird die Dichtungsgegenkraft in Schritt V4 des Verfahrens nur an einer Stelle, beispielsweise als Schlosskraft im Bereich des Türschlosses der Tür, aufgenommen. Andere Bereiche der Dichtung, wie zum Beispiel die Scharniere der Tür, bleiben unberücksichtigt. Gemessen wird lediglich die Auflagereaktion am Türschloss, während beispielsweise die Auflagereaktionen an den Scharnieren der Tür unbeachtet bleiben. Somit wird ein singulärer Kraftwert zur Auslegung eines Gesamtsystems herangezogen. Erkenntnisse aus weiteren Einzelbereichen der Dichtung bleiben unberücksichtigt oder fehlen.
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In den Messungen der Schritte V3 und V4 wird ausschließlich die Dichtungsgegenkraft ermittelt. Die Energie, die im Gesamtsystem der Dichtung enthalten ist und überwunden werden muss, um die Tür zu schließen, bleibt unberücksichtigt. Die Kenntnis der Dichtungsgegenkraft an einer einzigen Stelle lässt keine Rückschlüsse zu, welche Abschnitte der Dichtung die eigentlich kritischen Bereiche sind. Des Weiteren kennzeichnet die gemessene Dichtungsgegenkraft nur die Kraft an einer Stelle. Eine Gesamtkraft, die zum Schließen der Tür gegen die gesamte Dichtung aufzuwenden ist, wird nicht ermittelt.
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Mit dem angegebenen Verfahren erfolgt die Absicherung zeitlich spät mit den Messungen am gefrästen Seitenrahmen. Ein Verbesserungsprozess bei der Herstellung der Dichtung ist nur iterativ durch Auswertung eines Einzelstücks der Dichtung möglich. Beiträge zur Energie, die im Dichtungssystem enthalten ist, oder Beiträge zur Dichtungsgegenkraft, die von verschiedenen Parametern herrühren, wie zum Beispiel vom Material der Dichtung oder von der Geometrie der Dichtung, können den einzelnen Parametern nicht zugeordnet werden. Somit können auch Verbesserungen oder Veränderungen nicht einzeln bewertet werden, da die Parameter in der Realität immer abhängig voneinander auftreten. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass mit dem in 1 dargestellten Verfahren eine Bewertung der Dichtungseinzelprüfung und deren Auswirkung auf das Gesamtsystem kaum möglich ist, wodurch auch eine Qualitätsarbeit nahezu unmöglich ist.
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2 zeigt eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Simulation des Verhaltens einer Dichtung zwischen einer Tür und einem Seitenrahmen eines Fahrzeugs. Das im Folgenden beschriebene Verfahren ermöglicht die Abstimmung des gesamten Dichtsystems einer Fahrzeugtür über deren Einzelbereiche, deren Kräfte und Energiebeiträge und deren Ablageverhalten.
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Gemäß dem in 2 angegebenen Verfahren werden in einem ersten Schritt 1 erste Daten bereit gestellt, die Anlageflächen des Rahmens, an denen die Dichtung anliegt, beschreiben. Diese ersten Daten können beispielsweise Konstruktionsdaten der Fahrzeugtür enthalten. Die ersten Daten beschreiben alle Anlageflächen, beispielsweise Türinnenblenden, Blenden oder Seitenrahmen, der Tür als dreidimensionales Modell.
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In einem Schritt 2 werden zusätzlich zu den dreidimensionalen Daten der Anlageflächen zweidimensionale Daten der Dichtung als zweite Daten bereit gestellt. Dabei kann es sich beispielsweise um ein zweidimensionales Querschnittsprofil der Dichtung handeln. Die ersten und zweiten Daten dienen als Eingangsdaten für die Simulation des Dichtungsverhaltens.
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In einem nachfolgenden Schritt 3 werden eine oder mehrere Dichtungen soweit notwendig virtuell im Rahmen des Algorithmus montiert. Dadurch gelingt es, Einfallstellen und Eigenspannungen der Dichtung zu berücksichtigen. Je nachdem, wie die Dichtung im Radius gezogen wird, verbiegt sich die Dichtung und kippt an einer Stelle von der Anlagefläche weg. Diese Stelle wird als Einfallstelle der Dichtung bezeichnet und kann zu Undichtigkeiten führen. Durch Berücksichtigung der Eigenspannung wird das Verhalten der Dichtung simuliert, bei einer Stauchung an dieser Stelle eine deutlich höhere Dichtungsgegenkraft auszuüben.
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In einem weiteren Schritt 4 des Simulationsverfahrens wird die Fahrzeugtür virtuell am Seitenrahmen montiert. In einem Schritt 5 wird die Dichtung in eine Vielzahl von Abschnitten unterteilt. Die Dichtung wird beispielsweise in eine Vielzahl von Dichtungsscheiben unterteilt. 3 zeigt als Beispiel eine Dichtung 100, die in verschiedene Abschnitte 101, ..., 199 unterteilt ist.
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In einem nachfolgenden Schritt 6 wird die Tür virtuell geschlossen und dabei gegen die Dichtung gedrückt. Die Dichtung wird dabei verpresst. Gemäß einer möglichen Ausführungsform des Simulationsverfahrens wird die Tür in verschiedenen Grenzlagen zugedreht. Dabei wird simuliert, dass die Tür im Verhältnis zum Seitenrahmen unterschiedlich eingebaut sein kann. Mögliche Grenzlagen sind beispielsweise Lagen, in denen die Tür maximal nach oben (oberste Position) oder maximal nach innen (innerste Position) steht. Weitere Grenzlage sind die unterste Position, die hinterste Position, die vorderste Position oder die äußerste Position der Tür. Beim Schließen der in einer solchen Grenzlage montierten Tür wird die Dichtung anders verpresst, als wenn die Tür jenseits der Grenzlagen montiert ist.
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In einem nachfolgenden Schritt 7 des Simulationsverfahrens wird eine Dichtungsgegenkraft für jeden der Abschnitte der Dichtung ermittelt. Durch die im Schritt 5 vorgenommene Einteilung der Dichtung in diskrete Bereiche berücksichtigt der Algorithmus, dass jeder Bereich der Dichtung eine andere Wirkung auf das Gesamtverhalten der Dichtung hat und beim Eindrehen der Tür anders verpresst wird. Für jeden diskreten Bereich werden die Kräfte, insbesondere die Dichtungsgegenkräfte, in Abhängigkeit von dem Eindrehweg der Tür ausgewertet.
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Der Eindrehweg gibt an, wie sich die Tür zum Seitenrahmen eindreht und beschreibt näherungsweise ein Segment einer Kreisbahn. Dadurch wird eine Normierung der Eindrehwege zu den Dichtungsgegenkräften und Energien der Dichtung ermöglicht.
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In einem Schritt 8 des Simulationsverfahrens wird die gesamte Dichtung im Vergleich zur Diskretisierung des Schritts 5 in größere Teilbereiche unterteilt. 3 zeigt beispielhaft eine Dichtung 100 mit verschiedenen Teilbereiche 10, 20 und 30, die jeweils eine Vielzahl von Dichtungsabschnitten 101, ..., 199 aufweisen. In einem Schritt 9 des Simulationsverfahrens werden die in Schritt 7 ermittelten Dichtungsgegenkräfte der Abschnitte jedes Teilbereichs aufsummiert. Aufgrund der durchgeführten Normierung lassen sich die Beiträge aus den Einzelbereichen der Dichtung aufaddieren.
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In einem Schritt 10 des Simulationsverfahrens werden die Teilbereiche der Dichtung auf eine definierte Länge skaliert. Die Teilbereiche können beispielsweise auf eine Länge von 200 mm skaliert werden. Dadurch kann mit dem Algorithmus der Einfluss jedes Teilbereichs der Dichtung auf das Ablageverhalten der gesamten Dichtung bewertet werden. In einem Schritt 11 wird die einem jeweiligen Teilbereich einer Dichtung zugeordnete Dichtungsgegenkraft in Abhängigkeit von dem Eindrehweg der Tür ermittelt. Anhand der Einzelbeiträge aus den verschiedenen Teilbereichen der Dichtung kann in einem Schritt 12 die der gesamten Dichtung zugeordnete Dichtungsgegenkraft ermittelt werden, die letztendlich darüber Aufschluss gibt, welche Kraft zum Schließen einer Tür gegen die Dichtung erforderlich ist.
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Neben den Dichtungsgegenkräften werden je diskreter Einheit der Dichtung auch die Energien, die zum Eindrehen der Tür gegen die Dichtung überwunden werden müssen, in Abhängigkeit von dem Eindrehweg der Tür ausgewertet. Dazu wird ein einem jeweiligen Abschnitt der Dichtung zuzuordnender Energiebeitrag für jeden der Abschnitte der Dichtung ermittelt. Die Energie jedes Abschnitts kann für jeden der Abschnitte der Dichtung in Abhängigkeit von dem Eindrehweg der Tür und der beim Schließen der Tür zum Zusammenpressen der Dichtung zwischen Rahmen und Tür für den jeweiligen Abschnitt der Dichtung erforderlichen Kraft ermittelt werden.
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Die den Abschnitten zugeordneten Energiebeiträge jedes Teilbereichs der Dichtung werden aufsummiert. Dadurch kann eine einem jeweiligen Teilbereich der Dichtung zugeordnete Energie des Teilbereichs der Dichtung ermittelt werden. Daraus kann eine der gesamten Dichtung zuzuordnende Gesamtenergie der Dichtung ermittelt werden.
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4 verdeutlicht einen Verfahrensablauf zum Abstimmen einer Dichtung einer Fahrzeugtür über deren Einzelbereiche, deren Kräfte und deren Energiebeiträgen sowie deren Ablageverhalten. In einem Verfahrensschritt V1 werden Geometriedaten der Anlageflächen in drei Dimensionen sowie Geometriedaten der Dichtung, die ein Profil der Dichtung beschreiben, als Eingangsdaten des Simulationsverfahrens der Dichtung bereitgestellt. In einem Verfahrensschritt V2 erfolgt mit dem oben angegebenen Verfahren die eigentliche Simulation des Verhaltens der Dichtung zwischen Fahrzeugtür und Seitenrahmen des Fahrzeugs. Dabei erfolgt eine Auslegung der Kinematik und des Ablageverhaltens der Dichtung hinsichtlich der Dichtungsgegenkräfte und Energien des gesamten dreidimensionalen Verhaltens der Dichtung.
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In einem Verfahrensschritt V3 erfolgt die Berechnung der Geometrie der Dichtung bei einem Hersteller beispielsweise mit Hilfe der Finite-Elemente Methode. Anhand der Berechnungen fertigt der Hersteller einen Prototyp der Dichtung und kann diesen einem Fahrzeughersteller zu weiteren Testzwecken zur Verfügung stellen. In Abhängigkeit von den Ergebnissen der Berechnung kann bereits an dieser Stelle des Verfahrensablauf eine Neubewertung vorgenommen werden. Die Dichtung wird dann in dem Verfahrensschritt V2 erneut ausgelegt.
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In einem Verfahrensschritt V4 erfolgt dann bei dem Fahrzeugbauer eine Prüfung, bei der mit einem Stempel eine Kraft auf die Dichtung ausgeübt und die Dichtungsgegenkraft ermittelt wird. Die am realen Dichtungsbauteil gewonnen Daten können auf die im Rahmen der Simulation erhaltenen Daten abgebildet werden. Unter Umständen kann dann eine Neubewertung durch Wiederholung von Verfahrensschritt V2 erfolgen.
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In einem nachfolgenden Verfahrensschritt V5 erfolgt die Abstimmung der Dichtung an einem gefrästen Seitenrahmen einer Fahrzeugtür. Der gelieferte Prototyp der Dichtung wird in den Seitenrahmen der Tür eingebaut. Die Dichtungsgegenkraft der Dichtung wird an einer Stelle, beispielsweise am Türschloss, beim Schließen der Fahrzeugtür ermittelt. Letztendlich erfolgt im Verfahrensschritt V5 die Validierung des gesamten Systems. Die hier gemessenen Daten können erneut zur Verbesserung der Auslegung der Kinematik und des Ablageverhaltens der Dichtung im Verfahrensschritt V2 verwendet werden.
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Mit dem angegebenen Verfahren zur Simulation des Verhaltens einer Dichtung zwischen Tür und Rahmen eines Fahrzeugs können die Gesamtenergien und Kontaktkräfte zu den gemessenen Kräften, beispielsweise den im Bereich des Türschlosses gemessenen Schlosskräften in Vergleich gebracht werden. Eine Verfeinerung kann durch einen Vergleich von Bereichen beziehungsweise Einzelstücken erfolgen. Über eine multiple Regression können die wahren Grenzlagen der Tür ermittelt und in der Simulation angefahren werden. Durch das Anfahren spezifischer Grenzlagen können die jeweiligen Sensitivitäten der Dichtungssysteme auf diesen Parameter ermittelt werden. Dadurch können über Multiple Regression Kombinationen dargestellt werden, die in einem Versuchsplan nicht enthalten sind. Als Ergebnis des Simulationsverfahrens kann eine Dichtungskraft-Kurve abgeleitet und mit tatsächlich gemessenen Werten am realen Dichtungsbauteil direkt verglichen werden.
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Das Verfahren ermöglicht eine frühe kinematische Auslegung der Dichtung in dreidimensionaler Betrachtung und eine frühzeitige Beurteilung der Auswirkung dieser kinematischen Auslegung. Dadurch kann eine frühe Bestimmung der notwendigen Bauräume erfolgen. Aufgrund der Diskretisierung der Dichtung in einzelne Abschnitte kann eine genaue Diagnose kritischer Bereiche der Dichtung stattfinden. Des Weiteren kann die Auswirkung der Veränderung von Einzelparametern, beispielsweise der Geometriedaten, Materialdaten, Überdeckung und des Ablageverhaltens der Dichtung und deren Beiträge zum Gesamtsystem beurteilt und bewertet werden. Es erfolgt keine singuläre Betrachtung mehr an einer bestimmten Stelle, beispielsweise am Schloss, sondern eine Diagnose erfolgt am Gesamtsystem Dichtung. Somit ergeben sich schnelle Reaktionsmöglichkeiten während des Designvorgangs und Einsparungen im Bereich der Prüfhardware. Die aus der Simulation erhaltene Kraftkurve der Dichtungsgegenkraft kann zu einer tatsächlich an einer realen Dichtung gemessenen Kraftkurve der Dichtungsgegenkraft ins Verhältnis gesetzt werden und in Korrelation gebracht werden.
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Dadurch ist eine Bewertung des Gesamtsystems Dichtung möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1, ... 12
- Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Simulation des Verhaltens einer Dichtung
- 10, 20, 30
- Teilbereiche einer Dichtung
- 101, ..., 199
- Abschnitte einer Dichtung
- 100
- Dichtung
