DE10255211B3

DE10255211B3 - Dichtungsanordnung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10255211B3
Application number: DE10255211A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Achmann (FH); Andreas Dipl.-Ing. Herz (FH)
Original assignee: CADEA GES fur ANWENDUNG und R; Cadea-Gesellschaft fur Anwendung und Realisierung Computerunterstuetzter Systeme Mbh; DaimlerChrysler AG
Current assignee: Cadea-Gesellschaft fur Anwendung und Realisie De; Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2022-11-28

Abstract

Es wird eine Dichtungsanordnung (1) für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen, die mindestens ein Dichtungselement (7) zum Abdichten einer Fensterscheibe (3) einer rahmenlosen Fahrzeugtür gegenüber einer Karosserie (5) des Kraftfahrzeugs umfasst. Das Dichtungselement (7) übergreift im geschlossenen Zustand der Fahrzeugtür und in eine angehobene Position verlagerten Fensterscheibe (3) auf seiner zur Fahrzeugaußenseite gerichteten Seite eine Oberkante (9) der Fensterscheibe (3). Die Dichtungsanordnung (1) zeichnet sich durch mindestens einen piezoelektrischen Aktor (23) zum Verformen oder Auslenken von zumindest einem in Richtung der Oberkante (9) der Fensterscheibe (3) verlaufenden Längsabschnitt des Dichtungselements (7) zum Zwecke der Aufhebung des Übergreifens der Oberkante (9) der Fensterscheibe (3) durch das Dichtungselement (7) bei geschlossener Fahrzeugtür aus.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für Kraftfahrzeuge gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 13.

Es sind Kraftfahrzeuge mit rahmenlosen, Fensterscheiben aufweisenden Türen bekannt, beispielsweise Coupes oder Cabriolets. Zum Abdichten der Fensterscheibe gegenüber einer Karosserie des Kraftfahrzeugs ist aus der DE 199 45 868 C1 eine Dichtungsanordnung der hier angesprochenen Art bekannt, die ein Dichtungselement umfasst, das im geschlossenen Zustand der Fahrzeugtür und bei in einer Geschlossenstellung angeordneter Fensterscheibe auf seiner zur Fahrzeugaußenseite gerichteten Seite eine Oberkante der Fensterscheibe übergreift.

Damit beim Öffnen und Schließen der Fahrzeugtür die in einer oberen Endlage angeordnete Fensterscheibe nicht am Dichtungselement anstößt beziehungsweise vorbeistreift, was beispielsweise zu einer Beschädigung oder einem Verschleiß des Dichtungselements führen kann, ist eine Kurzhubsteuerung vorgesehen, die beim Öffnen der Fahrzeugtür die Fensterscheibe in eine abgesenkte Stellung verlagert und nach dem Schließen der Fahrzeugtür in ihre obere Endlage bewegt. Wenn jedoch die Fahrzeugtür sehr schnell geöffnet wird, kann das Absenken der Fensterscheibe aufgrund ihrer Massenträgheit möglicherweise nicht weit genug erfolgt sein, so dass die Fensterscheibe gegen das Dichtungselement trifft.

Aus der DE 195 35 796 A1 geht eine Dichtung für Kraftfahrzeuge hervor, die längs einer mittels eines Motors anheb- und absenkbaren Fensterscheibe an einem Karosserieteil angeordnet ist. Die Dichtung ist in einem der Fensterscheibe zugewandten Bereich mit mindestens einem piezoelektrischen Element versehen, dem eine Steuereinheit nachgeschaltet ist, welche den Motor in Folge eines von dem piezoelektrischen Element emittierten, elektrischen Signals anhalten kann. Wenn ein Fremdkörper zwischen der sich in eine Schließstellung bewegenden Fensterscheibe und dem Karosserieteil eingeklemmt wird, wird das piezoelektrische Element einer dynamischen Druckbelastung unterworfen und gibt ein elektrisches Signal ab, das die Steuereinheit dazu veranlasst, den Motor anzuhalten und somit die Schließbewegung der Fensterscheibe zu unterbrechen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Dichtungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der auch bei einem sehr schnellen, ruckartigen Öffnen der Fahrzeugtür ein Anstoßen der in oberer Endlage angeordneten Fensterscheibe an dem Dichtungselement vermieden werden kann.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Dichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Die Dichtungsanordnung, die ein Dichtungselement aufweist, das im geschlossenen Zustand der Fahrzeugtür auf seiner zur Fahrzeugaußenseite gerichteten Seite eine Oberkante der Fensterscheibe übergreift, zeichnet sich durch mindestens einen piezoelektrischen Aktor aus, mit dessen Hilfe zumindest ein in Richtung der Oberkante der Fensterscheibe verlaufender Längsabschnitt des Dichtungselements zum Zwecke der Aufhebung des Übergreifens der Oberkante der Fensterscheibe durch das Dichtungselement bei geschlossener Fahrzeugtür entsprechend verformbar oder auslenkbar ist. Anders als bei bekannten Kraftfahrzeugen muss hier nicht die Fensterscheibe abgesenkt werden, um deren Oberkante – in vertikaler Richtung gesehen – in eine Stellung unterhalb des Dichtungselements zu bewegen, so dass die Fensterscheibe beim Öffnen der Fahrzeugtür das Dichtungselement berührungslos passieren kann. Ein durch das Öffnen und Schließen der Fahrzeugtür verursachter Verschleiß oder eine Beschädigung der Dichtungsanordnung kann daher ausgeschlossen werden.

Der auch als Piezoelement, piezoelektrischer Energiewandler oder Piezowandler bezeichnete piezoelektrische Aktor weist ein hohe Arbeitsfrequenz auf, die beispielsweise bis zu mehreren Kilohertz betragen kann, so dass die Verformung/Auslenkung des Dichtungselements beziehungsweise Bereichen davon aufgrund einer praktisch vernachlässigbaren kleinen Massenträgheit des aus einem elastischen Material bestehenden und/oder elastisch ausgebildeten Dichtungselements schneller erfolgen kann, als sich die Fahrzeugtür öffnen lässt. Aufbau und Funktion der hier angesprochenen piezoelektrischen Aktoren ist allgemein bekannt, beispielsweise aus F & M, Antriebstechnik, Carl Hanser Verlag, München, 1997, so dass diese hier nicht näher beschrieben werden.

Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Dichtungsanordnung ist das Dichtungselement mehrteilig ausgebildet, wobei erste und zweite Teilstücke im zusammengefügten Zustand des Dichtungselements im Bereich von Trennflächen flächig aneinander anliegen. In den Trennflächen ist der piezoelektrische Aktor angeordnet, das heißt, er ist mit beiden Teilstücken gekoppelt, so dass er bei einer durch Bestromung hervorgerufenen Form- beziehungsweise Maßänderung zumindest eines der Teilstücke in gewünschter Weise entsprechend auslenkt oder mitverformt. Zur lagefesten Positionierung des piezoelektrischen Aktors können die Trennflächen mit Ausnehmungen versehen sein, in den der piezoelektrische Aktor – gegebenenfalls austauschbar – angeordnet ist.

Nach einer anderen Ausführungsform ist das Dichtungselement einstöckig ausgebildet. Dabei kann nach einer ersten Ausführungsvariante der piezoelektrische Aktor in das Dichtungselement integriert, das heißt eingebettet sein, was bei der Herstellung des beispielsweise in einem Spritzgießverfahren herstellbaren Dichtelements erfolgt. Hierdurch entfällt ein separater Montageschritt zum Zusammenfügen dieser Teile. Darüber hinaus ist der Aktor durch das Dichtungselement gegenüber äußeren Einwirkungen, zum Beispiel Umwelteinflüsse oder mechanische Kraftbeaufschlagungen, geschützt. Nach einer zweiten Ausführungsvariante ist der piezoelektrische Aktor auf der Außenseite des Dichtungselements angeordnet. Dieser kann beispielsweise aufgeklebt oder aufgeschweißt werden.

Bevorzugt wird auch ein Ausführungsbeispiel der Dichtungsanordnung, bei dem das Dichtungselement derart ausgebildet ist, dass es im unbestromten Zustand des piezoelektrischen Aktors in Dichtstellung angeordnet ist. Der Aktor dient hier also lediglich dem Auslenken/Verformen des Dichtelements zum Zwecke der Aufhebung des Übergriffs der Fensterscheibenoberkan te, während das Dichtelement im unbestromten Zustand des Aktors sich aufgrund seiner flexiblen Eigenschaften selbsttätig in seine Ausgangsform beziehungsweise -lage zurückverformt beziehungsweise -verlagert, in der es dichtend an der Fensterscheibe anliegt beziehungsweise mit dieser zusammenwirkt.

Weiterhin wird ein Ausführungsbeispiel der Dichtungsanordnung bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der mindestens eine piezoelektrische Aktor als dünner Streifen ausgebildet ist, der sich zumindest im Wesentlichen über die gesamte Länge des verform- beziehungsweise auslenkbaren Längsabschnitts des Dichtungselements erstreckt. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Verformung des Dichtungselements über seine gesamte Länge. Als Alternative hierzu sind bei einem weiteren Ausführungsbeispiel mehrere piezoelektrische Aktoren vorgesehen, die voneinander beabstandet und in Richtung der Längserstreckung des verform- beziehungsweise auslenkbaren Längsabschnitts verteilt sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht unterschiedliche Verformungsgrade/Auslenkungswinkel des die Fensterscheibenoberkante übergreifenden Längsabschnitts des Dichtungselements, so dass eine flexible Anpassung an unterschiedlichste Fensterscheibenformen möglich ist.

Schließlich wird ein Ausführungsbeispiel der Dichtungsanordnung bevorzugt, bei dem der piezoelektrische Aktor mittels einer Steuereinrichtung in Abhängigkeit der Fahrzeugtürstellung aktivierbar ist. Dies kann beispielsweise die gleiche Steuereinrichtung sein, die bei bekannten Kraftfahrzeugen zum Anheben und Absenken der Fensterscheibe in Abhängigkeit der Fahrzeugtürstellung eingesetzt wird. Bereits in Kraftfahrzeuge eingebaute Dichtungsanordnungen könnten dann durch die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung ohne weiteres mit relativ geringem Aufwand nachgerüstet werden.

Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Dichtungsanordnung ergeben sich aus Kombinationen der in den Unteransprüchen genannten Merkmale.

Der Gegenstand der Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 13, das eine Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung bei in Dichtstellung angeordnetem Dichtelement und
2 einen Querschnitt durch die Dichtungsanordnung gemäß
1 bei in Freigabestellung angeordnetem Dichtelement.
1 zeigt einen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels einer Dichtungsanordnung 1 im Querschnitt. Die Dichtungsanordnung 1 dient zum Abdichten einer Fensterscheibe 3 einer rahmenlosen, hier nicht dargestellten Fahrzeugtür gegenüber einer nur angedeuteten Karosserie 5 des Kraftfahrzeugs.
Die Dichtungsanordnung 1 weist ein langgestrecktes Dichtungselement 7 auf, das im geschlossenen Zustand der Fahrzeugtür auf seiner zur Fahrzeugaußenseite gerichteten Seite eine Oberkante 9 der in eine obere Endlage verlagerten Fensterscheibe 3 überlappt, wie in 1 dargestellt. Das Dichtungselement 7 ist an der Karosserie 5 befestigt und erstreckt sich entlang der Oberkante 9. In der oberen Endlage der Fensterscheibe 3 befindet sich deren Oberkante 9 – in vertikaler Richtung gesehen – auf der Höhe z.
Das aus einem elastischen Material, beispielsweise Gummi, bestehende Dichtungselement 7 ist bei diesem Ausführungsbeispiel mehrteilig ausgebildet und weist ein erstes Teilstück 11 und ein zweites Teilstück 13 auf , die jeweils eine ebene Trennfläche aufweisen, an denen sie aneinander flächig anliegen. Die Teilstücke 11, 13 sind vorzugsweise stoffschlüssig miteinander verbunden. Andere Verbindungsvarianten sind möglich.
Das Dichtungselement 7 umfasst eine erste Dichtlippe 15 und eine zweite Dichtlippe 17, von denen die erste Dichtlippe 15 einen bei geschlossener Fahrzeugtür und in oberer Endlage verfahrenen Fensterscheibe 3 die Oberkante 9 der Fensterscheibe 3 übergreifenden Längsabschnitt bildet. In 1 ist die Dichtlippe 15 in Dichtstellung angeordnet, in der sie dichtend an der Außenseite 19 der Fensterscheibe 3 anliegt. Die zweite Dichtlippe 17 liegt bei geschlossener Fahrzeugtür und in angehobener Stellung angeordneter Fensterscheibe 3 dichtend an einer oberen Schmalseite 21 der Fensterscheibe 3 an. Die erste Dichtlippe 15 ist am ersten Teilstück 11 und die zweite Dichtlippe 17 am zweiten Teilstück 13 ausgebildet.
Die Dichtungsanordnung 1 umfasst ferner einen länglichen, in Längserstreckung des Dichtungselements 7 verlaufenden piezoelektrischen Aktor 23, der zum Auslenken der ersten Dichtlippe 17 zum Zwecke der Aufhebung des Übergreifens der Oberkante 9 der Fensterscheibe 3 durch das Dichtungselement 7 bei geschlossener Fahrzeugtür und in oberer Endlage angeordneter Fensterscheibe 3 dient. Der hier von einem Biegewandler gebildete piezoelektrische Aktor 23 ist in das Dichtungselement 7 integriert, also vollständig vom Material des Dichtungselements 7 aufgenommen. Hierzu sind in den Trennflächen der Teilstücke 13, 15 Ausnehmungen vorgesehen, in denen der Aktor 23 angeordnet ist. Der als dünner Streifen ausgebildete piezoelektrische Aktor 23 ist mittels einer in den Figuren nicht dargestellten Steuereinrichtung in Abhängigkeit der Fahrzeugtürstellung aktivierbar.
Im Folgenden wird auf die Funktion des piezoelektrischen Aktors 23 näher eingegangen. Im unbestromten, also deaktivierten Zustand des piezoelektrischen Aktors 23 bei gleichzeitig geschlossener Fahrzeugtür und in oberer Endlage (Höhe z) angehobenen Fensterscheibe 3 befinden sich die Dichtlippen 15 und 17 jeweils in Dichtstellung, wie in 1 dargestellt. In dieser Stellung der Fensterscheibe 3 würde beim Öffnen der Fahrzeugtür die erste, die Oberkante 9 überlappende Dichtlippe 15 durch die Fensterscheibe 3 verdrängt, also nach außen ausgelenkt werden, was zu Beschädigungen des Dichtungselements 7 führen kann. Damit die Oberkante 9 der Fensterscheibe 3 das Dichtungselement 7 beim Öffnen der Fahrzeugtür berührungslos passieren kann, wird der piezoelektrische Aktor 23 mittels der Steuereinrichtung strombeaufschlagt. Dadurch krümmt sich der Aktor 23 -vorzugsweise gleichmäßig über seine gesamte Länge- und erfährt gegebenenfalls auch noch eine Veränderung in der Breite. Diese Form- und Maßänderungen werden durch die piezoelektrischen Eigenschaften des Aktors 23 hervorgerufen. Die Anordnung am beziehungsweise im Dichtungselement 7 sowie die Ausgestaltung des piezoelektrischen Aktors 23 sind so gewählt, dass die Form-/Maßänderungen des piezoelektrischen Aktors 23 dazu führen, dass die erste Dichtlippe 15 aus ihrer Dichtstellung in Richtung zur Fahrzeugaußenseite in eine Freigabestellung ausgelenkt/verschwenkt wird, wie in 2 mit einem Pfeil 25 angedeutet. Bei in Freigabestellung angeordneter Dichtlippe 15 befindet sich die Oberkante 9 der in oberer Endlage (Höhe z) angeordneten Fensterscheibe 3 – in vertikaler Richtung gesehen – unterhalb des freien Endes der Dichtlippe 15, so dass beim Öffnen der Fahrzeug die Fensterscheibe 3 sich unter dem Dichtungselement 7 hindurch bewegen kann.
In 2 ist die Dichtlippe 15 in Freigabestellung verschwenkt und die Fahrzeugtür bereits soweit geöffnet, dass die in oberer Endlage angeordnete Fensterscheibe 3 die Dichtungsanordnung 1 bereits teilweise passiert hat. Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass die Fensterscheibe 3 das Dichtungselement 7 berührungsfrei passieren kann, während die Fahrzeugtür in Richtung des Pfeils 27 nach links in eine Offenstellung verlagert wird.
Die Rückverlagerung der Dichtlippe 15 in ihre Dichtstellung erfolgt vorzugsweise erst bei geschlossener Fahrzeugtür. Hierzu wird lediglich die Stromzufuhr zum piezoelektrischen Aktor 23 unterbrochen, der sich dann in seine Ursprungsform und -größe zurückverformt, was wiederum zur Folge hat, dass die in ausgeschwenkter Position (2) angeordnete Dichtlippe 15 selbsttätig in ihre Ausgangsstellung (1) zurückschwenkt.
Zusammenfassend bleibt festzuhalten, dass durch die Verformung/Auslenkung des massearmen Dichtungselements 7 mittels mindestens eines piezoelektrischen Aktors 23 ein Beschädigung der Dichtungsanordnung 1 praktisch ausgeschlossen werden kann. Die Verlagerung der Dichtlippe 15 zwischen ihrer Dichtstellung und der Freigabestellung erfolgt aufgrund der schnellen Reaktionszeit des piezoelektrischen Aktors 23 schneller, als sich die Fahrzeugtür öffnen und dabei die Fensterscheibe 3 unter der Dichtungsanordnung 1 hindurch verlagern lässt. Vorzugsweise wird der piezoelektrische Aktor 23 bereits bei Betätigung eines/einer der vorhandenen Türöffner/Türgriffe mit Strom beaufschlagt.

Claims

Dichtungsanordnung (1) für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem Dichtungselement (7) zum Abdichten einer Fensterscheibe (3) einer rahmenlosen Fahrzeugtür gegenüber einer Karosserie (5) des Kraftfahrzeugs, wobei das Dichtungselement (7) im geschlossenen Zustand der Fahrzeugtür und in eine angehobene Position verlagerten Fensterscheibe (3) auf seiner zur Fahrzeugaußenseite gerichteten Seite eine Oberkante (9) der Fensterscheibe (3) übergreift, gekennzeichnet durch mindestens einen piezoelektrischen Aktor (23) zum Verformen oder Auslenken von zumindest einem in Richtung der Oberkante (9) der Fensterscheibe (3) verlaufenden Längsabschnitt des Dichtungselements (7).
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (7) mehrteilig ausgebildet ist und jeweils eine Trennfläche aufweisende, erste und zweite Teilstücke (11,13) umfasst, die im zusammengefügten Zustand des Dichtungselements (7) im Bereich ihrer Trennflächen – vorzugsweise flächig – aneinander anliegen.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennflächen jeweils eine Ausnehmung aufweisen, in denen der piezoelektrische Aktor (23) angeordnet ist.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (23) einstöckig ausgebildet und der piezoelektrische Aktor (23) in das Dichtungselement (7) integriert oder auf der Außenseite des Dichtungselements (7) angeordnet ist.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der verformbare beziehungsweise auslenkbare Längsabschnitt eine erste Dichtlippe (15) aufweist oder als erste Dichtlippe (15) ausgebildet ist, die mittels des piezoelektrischen Aktors (23) in eine Freigabestellung, in der die Oberkante (9) der Fensterscheibe (3) das Dichtungselement (7) beim Öffnen der Fahrzeugtür – vorzugsweise berührungslos – passieren kann, und gegebenenfalls in eine Dichtstellung verlagerbar ist.
Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (7) eine zweite Dichtlippe (17) aufweist, die bei geschlossener Fahrzeugtür und in einer angehobenen Stellung angeordneter Fensterscheibe (3) dichtend an einer oberen Schmalseite (21) der Fensterscheibe (3) anliegt.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtlippe (17) am zweiten Teilstück (13) des mehrteiligen Dichtungselements (7) vorgesehen ist.
Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine piezoelektrische Aktor (23) als dünner Streifen ausgebildet ist.
Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein piezoelektrischer Aktor (23) vorgesehen ist, der sich zumindest im Wesentlichen über die gesamte Länge des verform- beziehungsweise auslenkbaren Längsabschnitts des Dichtungselements (7) erstreckt.
Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere piezoelektrische Aktoren vorgesehen sind, die voneinander beabstandet und in Richtung der Längserstreckung des verform- beziehungsweise auslenkbaren Längsabschnitts verteilt sind.
Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (7) derart ausgebildet ist, dass es im unbestromten Zustand des piezoelektrischen Aktors (23) in Dichtstellung angeordnet ist.
Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der piezoelektrische Aktor (23) mittels einer Steuereinrichtung in Abhängigkeit der Fahrzeugtürstellung aktivierbar ist.
Kraftfahrzeug, umfassend eine rahmenlose Fahrzeugtür, eine Karosserie (5) sowie eine Dichtungsanordnung (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12.