DE102013224535B4

DE102013224535B4 - Doppelwand-kuppeldichtung zur abdichtung zwischen einem lenkgetriebe und einer instrumententafel eines fahrzeugs

Info

Publication number: DE102013224535B4
Application number: DE102013224535.1A
Authority: DE
Inventors: Todd E. Allen
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2016-01-21
Anticipated expiration: 2033-11-30
Also published as: US8651527B1; CN103847786B; CN103847786A; DE102013224535A1

Abstract

Doppelwand-Kuppeldichtung (26) zur Abdichtung zwischen einem Lenkgetriebe (36) und einer Instrumententafel (22) eines Fahrzeugs (20), wobei die Kuppeldichtung (26) umfasst: einen Abdeckabschnitt (40), der eine Achse (38) umgibt und dafür ausgelegt ist, gegen die Instrumententafel (22) hin abzudichten; wobei der Abdeckabschnitt (40) eine erste Öffnung (46) definiert; eine Faltdichtung (44), die sich funktional von dem Abdeckabschnitt (40) erstreckt und die Achse (38) umgibt; einen Basisabschnitt (42), der sich funktional von der Faltdichtung (44) erstreckt und die Achse (38) dergestalt umgibt, dass die Faltdichtung (44) axial zwischen dem Abdeckabschnitt (40) und dem Basisabschnitt (42) angeordnet ist; wobei der Basisabschnitt (42) dafür ausgelegt ist, gegen das Lenkgetriebe (36) hin abzudichten, und eine zweite Öffnung (50) definiert; wobei die Faltdichtung (44) einen Hohlraum (52) definiert, der zwischen der ersten Öffnung (46) und der zweiten Öffnung (50) offen ist, so dass sich die Achse (38) jeweils durch die erste Öffnung (46), den Hohlraum (52) und die zweite Öffnung (50) hindurch erstreckt; wobei die Faltdichtung (44) so ausgelegt ist, dass sie sich entlang der Achse (38) zwischen der ausgedehnten Stellung und der zusammengefalteten Stellung verformen lässt; wobei der Abdeckabschnitt (40) in beabstandeter Beziehung zu dem Basisabschnitt (42) steht, wenn sich die Faltdichtung (44) in der ausgedehnten Stellung befindet; dadurch gekennzeichnet, dass der Abdeckabschnitt (40) einen Abschnitt der Faltdichtung (44) umgibt, wenn sich die Faltdichtung (44) in der ausgedehnten Stellung befindet; und dass der Abdeckabschnitt (40) mit dem Basisabschnitt unmittelbar in Abdichtkontakt steht und die Faltdichtung (44) in ihrer Gesamtheit umgibt, wenn sich die Faltdichtung (44) in der zusammengefalteten Stellung befindet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein eine Doppelwand-Kuppeldichtung zur Abdichtung zwischen einem Lenkgetriebe und einer Instrumententafel eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie aus der DE 10 2005 047 955 B3 bekannt. Ähnliche Dichtungen gehen ferner aus den Druckschriften US 2004/0 256 849 A1 , JP 2011-79 473 A und JP 2008-82 383 A hervor.
HINTERGRUND
Ein Kraftfahrzeug umfasst in der Regel eine Instrumententafel oder eine Trennwand, welche den Insassenraum von einem Motorraum trennt. Eine Lenkwelle verläuft durch ein Loch in der Instrumententafel hindurch, um das Lenkrad, das sich im Insassenraum befindet, mit dem Lenkgetriebe, das sich im Motorraum befindet, zu verbinden. Zwischen der Instrumententafel und der Welle kommt in der Regel eine Dichtung zum Einsatz, um Geräusche, Gase, Wasser und Feststoffe daran zu hindern, von dem Motorraum über das Loch in der Instrumententafel in den Insassenraum zu gelangen.
KURZFASSUNG
Eine erfindungsgemäße Doppelwand-Kuppeldichtung ist für eine Abdichtung zwischen einem Lenkgetriebe und einer Instrumententafel eines Fahrzeugs ausgelegt und umfasst die Merkmale des Anspruchs 1.
Ein Fahrzeug umfasst eine Instrumententafel, ein Lenkgetriebe und eine Doppelwand-Kuppeldichtung. Die Instrumententafel definiert ein Durchgangsloch. Das Lenkgetriebe umfasst eine Lenkwelle und eine die Lenkwelle umgebende Lenkmanschette. Die Lenkwelle und die Lenkmanschette erstrecken sich entlang einer Achse. Die Doppelwand-Kuppeldichtung ist in abdichtendem Eingriff zwischen der Instrumententafel und dem Lenkgetriebe angeordnet. Die Doppelwand-Kuppeldichtung umfasst einen Abdeckabschnitt, einen Basisabschnitt und eine Faltdichtung. Der Abdeckabschnitt umgibt die Achse und bildet eine Abdichtung gegenüber der Instrumententafel. Der Abdeckabschnitt definiert eine erste Öffnung. Eine Faltdichtung erstreckt sich funktional von dem Abdeckabschnitt und umgibt die Achse. Der Basisabschnitt erstreckt sich funktional von der Faltdichtung und umgibt die Lenkwelle dergestalt, dass die Faltdichtung axial zwischen dem Abdeckabschnitt und dem Basisabschnitt angeordnet ist. Der Basisabschnitt definiert eine zweite Öffnung und bildet eine Abdichtung gegenüber dem Lenkgetriebe. Die Faltdichtung umgibt die Achse und ist zwischen dem Abdeckabschnitt und dem Basisabschnitt angeordnet. Die Faltdichtung definiert einen Hohlraum, der zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung offen ist, so dass sich die Lenkwelle jeweils durch die erste Öffnung, den Hohlraum und die zweite Öffnung hindurch erstreckt. Die Faltdichtung ist so ausgelegt, dass sie sich entlang der Lenkachse zwischen der ausgedehnten Stellung und der zusammengefalteten Stellung verformen lässt. Der Abdeckabschnitt steht mit dem Basisabschnitt in Abdichtkontakt, wenn sich die Faltdichtung in der zusammengefalteten Stellung befindet.
Die obigen Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich mit größerer Deutlichkeit aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und der besten Umsetzungsarten der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und den beiliegenden Ansprüchen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine in schematischer Seitenansicht dargestellte, fragmentarische Veranschaulichung einer Doppelwand-Kuppeldichtung, die zwischen einem Lenkgetriebe und einer Instrumententafel eines Fahrzeugs angebracht ist.
2 ist eine schematische, im Querschnitt dargestellte Seitenansicht der Doppelwand-Kuppeldichtung in einer ausgedehnten Stellung; und
3 ist eine schematische, im Querschnitt dargestellte Seitenansicht der Doppelwand-Kuppeldichtung in einer zusammengefalteten Stellung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In den Figuren, auf welche nun Bezug genommen wird und in denen gleiche Zahlen über die verschiedenen Ansichten hinweg einander entsprechende Bauteile anzeigen, ist ein Fahrzeug 20 in 1 gezeigt. Das Fahrzeug umfasst eine Instrumententafel 22, ein Lenkgetriebe 36, eine Lenkanordnung 24 und eine Doppelwand-Kuppeldichtung 26.
Die Instrumententafel 22 stellt eine Absperrung zwischen einem Motorraum 28 und einem Insassenraum 30 des Fahrzeugs 20 bereit. Die Instrumententafel 22 definiert ein Durchgangsloch 32.
Die Lenkanordnung 24 umfasst eine Lenksäule 34 und ein Lenkgetriebe 36. Die Lenksäule 34 erstreckt sich entlang einer Achse 38. Die Lenksäule 34 bildet funktional eine Verbindung zwischen dem Lenkgetriebe 36 und einem Lenkrad (nicht gezeigt). Die Lenksäule 34 verläuft dergestalt durch das Loch 32 hindurch, dass sich die Lenksäule 34 jeweils in den Motorraum 28 und in den Insassenraum 30 hinein erstreckt. Das Lenkgetriebe 36 ist funktional in dem Motorraum 28 angeordnet. Die Lenksäule 34 überträgt eine Drehung des Lenkrads auf das Lenkgetriebe 36, welches wiederum bewirkt, dass sich die Räder (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 20 drehen, um das Fahrzeug 20 in eine gewünschte Richtung zu lenken.
Die Doppelwand-Kuppeldichtung 26 ist in abdichtendem Eingriff zwischen der Instrumententafel 22 und dem Lenkgetriebe 36 angeordnet. Die Doppelwand-Kuppeldichtung 26 ist so ausgelegt, dass sie an dem Loch 32 eine luftdichte Abdichtung zwischen dem Motorraum 28 und dem Insassenraum 30 bildet. Die Doppelwand-Kuppeldichtung 26 umfasst einen Abdeckabschnitt 40, einen Basisabschnitt 42 und eine Faltdichtung 44. Der Abdeckabschnitt 40 umgibt die Achse 38 und bildet eine Abdichtung gegenüber der Instrumententafel 22. Der Abdeckabschnitt 40 definiert eine erste Öffnung 46. Der Basisabschnitt 42 umfasst eine Platte 48, die eine zweite Öffnung 50 definiert. Der Basisabschnitt 42 umgibt die Lenksäule 34 und bildet eine Abdichtung gegenüber dem Lenkgetriebe 36.
Die Faltdichtung 44 erstreckt sich funktional von dem Basisabschnitt 42. Die Faltdichtung 44 umgibt die Achse 38 und ist zwischen dem Abdeckabschnitt 40 und dem Basisabschnitt 42 angeordnet. Die Faltdichtung 44 definiert einen Hohlraum 52, der zwischen der ersten Öffnung 46 und der zweiten Öffnung 50 offen ist, so dass sich die Lenksäule 34 jeweils durch die erste Öffnung 46, den Hohlraum 52 und die zweite Öffnung 50 hindurch erstreckt. Die Faltdichtung 44 ist entlang der Achse 38 relativ zu der Lenksäule 34 zwischen einer in 2 gezeigten, ausgedehnten Stellung 54 und einer in 3 gezeigten, zusammengefalteten Stellung 56 verformbar. Demgemäß umgibt der Abdeckabschnitt 40 einen Abschnitt der Faltdichtung 44 radial, wenn sich die Faltdichtung 44 in der ausgedehnten Stellung 54 befindet. Desgleichen umgibt der Abdeckabschnitt 40 die Gesamtheit der Faltdichtung 44 radial, wenn sich die Faltdichtung 44 in der zusammengefalteten Stellung 56 befindet.
Wie in 3 gezeigt, steht der Abdeckabschnitt 40 mit dem Basisabschnitt 42 in Abdichtkontakt, wenn sich die Faltdichtung 44 in der zusammengefalteten Stellung 56 befindet. Der Abdeckabschnitt 40 umfasst einen Rand 58, eine Lippe 60 und eine erste Wand 62. Der Rand 58 definiert eine erste Öffnung 46. Die Lippe 60 ist so ausgelegt, dass sie gegenüber dem Basisabschnitt 42 abdichtet, wenn sich die Faltdichtung 44 in der zusammengefalteten Stellung 56 befindet, um zu verhindern, dass Fluid und/oder Luft von dem Motorraum 28 in den Insassenraum 30 gelangen. Die erste Wand 62 und die Lippe 60 umgeben als solche die Gesamtheit der Faltdichtung 44 radial. Desgleichen steht die Lippe 60 in beabstandeter Beziehung zu dem Basisabschnitt 42, wenn sich die Faltdichtung 44 in der ausgedehnten Stellung 54 befindet. Die erste Wand 62 und die Lippe 60 umgeben daher nur einen Abschnitt der Faltdichtung 44 radial. Die erste Wand 62 verbindet den Rand 58 und die Lippe 60 miteinander. Der Rand 58, die Lippe 60, die erste Wand 62, die Faltdichtung 44 und der Basisabschnitt 42 wirken zusammen, um zwischeneinander eine Dichtkammer 64 zu definieren, wenn sich die Faltdichtung 44 in der zusammengefalteten Stellung 56 befindet. Die Dichtkammer 64 stellt einen Totluftraum bereit, der dazu beiträgt, die Geräuschübertragung von dem Motorraum 28 durch das Durchgangsloch 32 hindurch und in den Insassenraum 30 hinein zu verringern.
Die erste Wand 62 erstreckt sich von dem Rand 58 in einem Winkel 66, der stumpf ist. Bei dem Abdeckabschnitt 40 handelt es sich um ein federndes Element. Die Federkraft ermöglicht es, dass sich die erste Wand 62 relativ zu dem Rand 58 durchbiegt, wenn die Lippe 60 gegenüber dem Basisabschnitt 42 abdichtet, so dass der Winkel 66 größer ist, wenn die Lippe 60 des Abdeckabschnitts 40 gegenüber der Platte 48 des Basisabschnitts 42 abdichtet, als wenn sich die Lippe 60 des Abdeckabschnitts 40 in beabstandeter Beziehung zu der Platte 48 des Basisabschnitts 42 befindet. Das federnde Element kann ein Elastomermaterial umfassen. Das Elastomermaterial kann jedes beliebige Material umfassen, das in der Lage ist, Schwingungen zu absorbieren und dennoch einer Relativbewegung Widerstand entgegenzubringen, wie etwa, als Beispiel ohne einschränkenden Charakter, ein Gummimaterial oder dergleichen.
Die Faltdichtung 44 umfasst eine zweite Wand 68, welche die Achse 38 umgibt, um einen zweiten Hohlraum 52 zu definieren. Im Spezielleren umgibt die zweite Wand 68 die erste Wand 62 der Faltdichtung 44. Die zweite Wand 68 steht in Stoßbeziehung zu dem Rand 58 und dem Basisabschnitt 42. Die zweite Wand 68 kann mittels eines Klebmittels, einer Schweißnaht oder einer anderen mechanischen Verbindung derart an dem Rand 58 und an dem Basisabschnitt 42 befestigt sein, dass die zweite Wand 68 jeweils eine Dichtung zwischen dem Rand 58 und dem Basisabschnitt 42 bildet. Die zweite Wand 68 umfasst eine Mehrzahl ringförmiger Innenränder 70 und eine Mehrzahl ringförmiger Außenränder 72, die jeweils die Achse 38 umgeben. Die ringförmigen Innen- und Außenränder 70, 72 sind derart in abwechselnder Beziehung zueinander entlang der Achse 38 angeordnet, dass die Faltdichtung 44 in der Richtung der Achse 38 gewellt ist. Im Spezielleren kann die Faltdichtung 44 allgemein akkordeonartig geformt sein. Bei der Faltdichtung 44 handelt es sich um ein federndes Element. Somit bewegen sich, während sich die Faltdichtung 44 von der ausgedehnten Stellung 54 in die zusammengefaltete Stellung 56 verformt, die ringförmigen Innen- und Außenränder 70, 72 aufeinander zu, um die Faltdichtung 44 zusammenzufalten. Das federnde Element kann ein thermoplastisches Material umfassen. Im Spezielleren kann das thermoplastische Material aus Polyethylenterephthalat (PET), Polyester oder dergleichen gebildet sein.
Der Basisabschnitt 42 umfasst einen Eingriffsabschnitt 74 und einen Plattenabschnitt 76, der den Eingriffsabschnitt 74 radial umgibt. Der Basisabschnitt 42 ist hinreichend steif, so dass der Basisabschnitt 42 nicht nachgibt, wenn axiale Kräfte durch die Lippe 60 des Abdeckabschnitts 40 aufgewendet werden, wenn sich die Faltdichtung 44 in der zusammengefalteten Stellung 56 befindet. Der Basisabschnitt 42 umfasst ein verstärktes Polymer. Bei dem verstärkten Polymer kann es sich etwa, als Beispiel ohne einschränkenden Charakter, um ein mit einer Glaskomponente verstärktes Nylon handeln.
Der Plattenabschnitt 76 ist im Allgemeinen ebenflächig und die Lippe 60 des Abdeckabschnitts 40 dichtet gegenüber dem Plattenabschnitt 76 ab. Der Eingriffsabschnitt 74 definiert die zweite Öffnung 50. In einer Ausführungsform umfasst der Eingriffsabschnitt 74 einen ersten Vorsprung 78 und einen zweiten Vorsprung 80, der in beabstandeter Beziehung zu dem ersten Vorsprung 78 entlang der Achse 38 angeordnet ist. Der erste Vorsprung 78 und der zweite Vorsprung 80 definieren zwischeneinander einen Schlitz. Eine Manschette 82 des Lenkgetriebes 36 ist derart in dem Schlitz angeordnet, dass der erste und der zweite Vorsprung 78, 80 die Doppelwand-Kuppeldichtung 26 an dem Lenkgetriebe 36 festhalten. Weiterhin wird es durch den Einschluss der Manschette 82 zwischen dem ersten und dem zweiten Vorsprung 78, 80 ermöglicht, dass die Doppelwand-Kuppeldichtung 26 einen Gegendruck gegenüber der Manschette 82 des Lenkgetriebes 36 erzeugt, wenn die Lenkanordnung 24 einschließlich der Doppelwand-Kuppeldichtung 26 in das Fahrzeug 20 eingebaut wird, so dass die Instrumententafel 22 die Faltdichtung 44 in die zusammengefaltete Stellung 56 drückt, in welcher die Lippe 60 gegenüber dem Plattenabschnitt 76 des Basisabschnitts 42 abdichtet.
Die Doppelwand-Kuppeldichtung 26 ist so ausgelegt, dass sie von Lasten entkoppelt ist, welche während dem Zusammenfügen eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs 20, einschließlich der Lenkanordnung 24 und der Doppelwand-Kuppeldichtung 26, und eines Fahrgestells des Fahrzeugs 20, einschließlich der Instrumententafel 22, übertragen werden, indem ein Kontakt zwischen der federnden Lippe 60 der Doppelwand-Kuppeldichtung 26 und dem Blech der Instrumententafel 22 hintangehalten wird. Dies erfolgt durch die Schaffung mehrerer Dichtungsbelastungsvektoren, eines Totluftraums und der auskragenden Lippe 60, die in der Doppelwand-Kuppeldichtung 26 vereint zur Ausführung kommen.

Claims

Doppelwand-Kuppeldichtung (26) zur Abdichtung zwischen einem Lenkgetriebe (36) und einer Instrumententafel (22) eines Fahrzeugs (20), wobei die Kuppeldichtung (26) umfasst: einen Abdeckabschnitt (40), der eine Achse (38) umgibt und dafür ausgelegt ist, gegen die Instrumententafel (22) hin abzudichten; wobei der Abdeckabschnitt (40) eine erste Öffnung (46) definiert; eine Faltdichtung (44), die sich funktional von dem Abdeckabschnitt (40) erstreckt und die Achse (38) umgibt; einen Basisabschnitt (42), der sich funktional von der Faltdichtung (44) erstreckt und die Achse (38) dergestalt umgibt, dass die Faltdichtung (44) axial zwischen dem Abdeckabschnitt (40) und dem Basisabschnitt (42) angeordnet ist; wobei der Basisabschnitt (42) dafür ausgelegt ist, gegen das Lenkgetriebe (36) hin abzudichten, und eine zweite Öffnung (50) definiert; wobei die Faltdichtung (44) einen Hohlraum (52) definiert, der zwischen der ersten Öffnung (46) und der zweiten Öffnung (50) offen ist, so dass sich die Achse (38) jeweils durch die erste Öffnung (46), den Hohlraum (52) und die zweite Öffnung (50) hindurch erstreckt; wobei die Faltdichtung (44) so ausgelegt ist, dass sie sich entlang der Achse (38) zwischen der ausgedehnten Stellung und der zusammengefalteten Stellung verformen lässt; wobei der Abdeckabschnitt (40) in beabstandeter Beziehung zu dem Basisabschnitt (42) steht, wenn sich die Faltdichtung (44) in der ausgedehnten Stellung befindet; dadurch gekennzeichnet, dass der Abdeckabschnitt (40) einen Abschnitt der Faltdichtung (44) umgibt, wenn sich die Faltdichtung (44) in der ausgedehnten Stellung befindet; und dass der Abdeckabschnitt (40) mit dem Basisabschnitt unmittelbar in Abdichtkontakt steht und die Faltdichtung (44) in ihrer Gesamtheit umgibt, wenn sich die Faltdichtung (44) in der zusammengefalteten Stellung befindet.
Doppelwand-Kuppeldichtung nach Anspruch 1, wobei der Abdeckabschnitt (40) umfasst: einen Rand (58), der die erste Öffnung (46) definiert; eine Lippe (60), die so ausgelegt ist, dass sie gegenüber dem Basisabschnitt (42) abdichtet, wenn sich die Faltdichtung (44) in der zusammengefalteten Stellung befindet; und eine erste Wand (62), die den Rand (58) und die Lippe (60) miteinander verbindet; wobei die erste Wand (62) und die Lippe (60) die Gesamtheit der Faltdichtung (44) radial umgeben, wenn sich die Faltdichtung (44) in der zusammengefalteten Stellung befindet, so dass der Rand (58), die Lippe (60), die erste Wand (62), die Faltdichtung (44) und der Basisabschnitt (42) zusammenwirken, um zwischeneinander eine Dichtkammer (64) zu definieren.
Doppelwand-Kuppeldichtung nach Anspruch 2, wobei der Abdeckabschnitt (40) ein federndes Element umfasst.
Doppelwand-Kuppeldichtung nach Anspruch 3, wobei sich die erste Wand (62) in einem Winkel (66), welcher stumpf ist, von dem Rand (58) erstreckt.
Doppelwand-Kuppeldichtung nach Anspruch 4, wobei der Winkel (66) größer ist, wenn die Lippe (60) des Abdeckabschnitts (40) gegenüber der Platte (48) des Basisabschnitts (42) abdichtet, als wenn sich die Lippe (60) des Abdeckabschnitts (40) in beabstandeter Beziehung zu der Platte (48) des Basisabschnitts (42) befindet.
Doppelwand-Kuppeldichtung nach Anspruch 2, wobei die Faltdichtung (44) eine die Achse (38) umgebende, zweite Wand (68) umfasst; wobei die zweite Wand (68) in Stoßbeziehung zu dem Rand (58) und dem Basisabschnitt (42) steht.
Doppelwand-Kuppeldichtung nach Anspruch 6, wobei die zweite Wand (68) eine Mehrzahl ringförmiger Innenränder (70) und eine Mehrzahl ringförmiger Außenränder (72), welche die Achse (38) umgeben, umfasst; wobei die ringförmigen Innenränder (70) und die ringförmigen Außenränder (72) derart in abwechselnder Beziehung zueinander entlang der Achse (38) angeordnet sind, dass die Faltdichtung (44) gewellt ist.
Doppelwand-Kuppeldichtung nach Anspruch 2, wobei der Basisabschnitt (42) eine Platte (58), die eine zweite Öffnung (50) definiert, umfasst; wobei die Lippe (60) so ausgelegt ist, dass sie gegenüber der Platte (58) abdichtet, wenn sich die Faltdichtung in der zusammengefalteten Stellung befindet.
Doppelwand-Kuppeldichtung nach Anspruch 8, wobei der Basisabschnitt (42) einen Eingriffsabschnitt (74) umfasst, der die zweite Öffnung (50) definiert und so ausgelegt ist, dass er mit dem Lenkgetriebe (36) in Eingriff steht.