DE19746237A1 - Dichtungsanordnung für eine Montagebaugruppe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für eine Montagebaugruppe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Gattungsgemäße Dichtungsanordnungen sind insbesondere aus dem Kraftfahrzeugbau in unterschiedlichen Ausführungsformen allgemein bekannt. Derartige Konfigurationen sind besonders dann anzutreffen, wenn flüssige oder gasförmige Medien in die Insassenzelle des Fahrzeugs hineingeführt oder aus dieser herausgeführt werden müssen. Beispielhaft ge­ nannt werden kann in diesem Zusammenhang die Außenluftansaugung über einen Pollen­ filter, der innerhalb eines vor der Insassenzelle befindlichen Wasserkastens angeordnet und mit einem sogenannten Heizungs- und Belüftungsgerät strömungsverbunden ist. Üblicher­ weise ist im Bereich von Übergangsstellen an wenigstens einem der Bauteile ein elastisches Dichtelement angebracht, das auf einer gegenüberliegenden Wandung des anderen Bauteils unter elastischer Vorspannung zur Anlage zu bringen ist. Problematisch sind insbesondere solche Dichtungsanordnungen, bei denen Strömungskanalabschnitte eines Bauteils durch das Dichtelement hindurchgeführt werden müssen. In der Regel besitzen derartige Strö­ mungskanalabschnitte gegenüber der Innenkontur des Dichtelementes ein vorgegebenes Übermaß, um im montierten Zustand über eine in dem Dichtelement erzeugte Kompression die Dichtwirkung sicherzustellen. Bei der Einfädelung dieser Strömungskanalabschnitte be­ steht aber gleichzeitig die Gefahr, daß das an einem der Bauteile befestigte Dichtelement aus seiner Verankerung teilweise oder ganz herausgerissen wird. Die gewünschte Dicht­ wirkung tritt damit also nicht ein. Aber auch die ordnungsgemäße Montage wird durch er­ höhte Reibungskräfte stark beeinträchtigt. Ein Dichtelementabriß droht auch dann, wenn einzelne Bauteile der Montagebaugruppe durch seitliche Verschiebungsbewegungen zusammengefügt werden und dabei das Dichtelement an einem der Bauteile nach außen vorsteht.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, gattungsgemäße Dich­ tungsanordnungen so weiterzubilden, daß die o. g. Probleme ohne Minderung der Dichtwir­ kung beseitigt werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Dichtungsanordnung gemäß den Merkmalen des Pa­ tentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.

Der Kern der Erfindung ist also darin zu sehen, daß für ein elastisches Dichtelement in der Dichtungsanordnung ein Werkstoff oder Werkstoffverbund gewählt wird, dessen zeitliche Expansionsrate aus einem komprimierten Grundzustand heraus mit Bezug auf den für den Zusammenbau der Bauteile erforderlichen Zeitaufwand sehr gering ist. Ein derartiges Dicht­ element kann entweder separat im komprimierten Zustand angeliefert werden oder an einem der Bauteile der Montagebaugruppe komprimiert vormontiert sein. Zur Aufrechterhaltung des komprimierten Zustands wird ein Haltemittel vorgesehen, das beispielsweise nach Art einer Folie oder einer Druckplatte ausgebildet sein kann. Im komprimierten Zustand ist die Außen­ kontur des Dichtelementes mit Bezug auf einen Strömungskanalabschnitt oder auf eine Wandung eines benachbarten Bauteiles so gewählt, daß das Dichtelement nahezu oder gänzlich spielfrei in seine bestimmungsgemäße Position eingebracht werden kann. Das Dichtelement wird damit also weder beschädigt noch aus seiner Verankerung herausge­ rissen. Nach Zusammenbau der Montagebaugruppe, also im montierten Zustand, wird nach Beendigung der Wirkung und/oder Entfernung des Haltemittels durch eine - selbsttätig erfolgende - allmähliche Expansion des elastischen Dichtelementes innerhalb einer vorgege­ benen Zeitspanne die jeweils gegenüberliegende Wandung dichtend beaufschlagt.

Die Verwendung expandierender Dichtkörper mit verzögerter Rückstellfähigkeit ist auf dem Bausektor prinzipiell bekannt. Diesbezüglich wird verwiesen auf die DE-35 06 004-A1 (B29C 67/20), DE-40 40 156-A1 (C08J 9/42) und DE-41 23 647-A1 (C09K 3/10). Zu beachten ist jedoch, daß hier eine grundsätzlich andere Konstellation vorliegt. Das Einsatzgebiet für der­ artige Dichtkörper sind Wandfugen, die als solche durch den Zusammenbau von Mauer­ elementen (Steinen, Platten, etc.) vorab erstellt worden sind und anschließend mit den Dichtkörpern aufgefüllt werden. Es geht also nicht wie bei dem der Erfindung zugrunde­ liegenden Problem darum, einen Zusammenbau unter Einbeziehung des Dichtelementes vorzunehmen.

Anwendungen im Automobilbau für elastische Dichtkörper mit verzögerter Rückstellung sind aus den Schriften DE-37 41 692-A1 (B32B 31/04), DE-38 42 890-C2 (C09K 3/10) und DE 40 28 895 C1 (B29C 67/20) bekannt. Dort wird zur Erzeugung der Dichtwirkung aber jeweils der Einsatz von Wärmeenergie benötigt. Die Übertragung auf einfache Montageteile kommt daher nicht in Frage. Zur Abrundung des Standes der Technik wird schließlich noch auf Schriften hingewiesen, in denen ein unter Vakuum gesetzter Schaumkörper zunächst in einen Hohlraum verbracht wird und anschließend durch gezielte Beseitigung des Vakuums mittels Expansion an Wandungen des Hohlraums zur Anlage gebracht wird. Diesbezüglich zu nennen sind beispielsweise die DE-41 39 858-A1 (B60R 13108), DE-38 26 012-A1 (B29C 69/00) und GB-22 67 553-A1 (B29C 67/22). Zur Abrundung des Standes der Technik wird schließlich noch auf die DE-42 41 554-A1 (B29C 67/22) hingewiesen.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung ist darin zu sehen, daß an den Bestandteilen der jeweils zusammenzusetzenden Montagebaugruppen (Basisteil sowie wenigstens ein Anbauteil) keinerlei konstruktive Änderungen vorgenommen werden müssen. Konventionell eingesetzte Dichtelement sind also gegen erfindungsgemäß herge­ richtete Dichtelemente lediglich auszutauschen. Besonders gute Resultate werden erzielt mit Schaumwerkstoffen auf der Basis eines Polyurethanschaums, der vorzugsweise mit einem Acrylat getränkt ist. Die bevorzugte Rohdichte eines derartigen Schaumstoffes sollte zwischen 15 und 50 kg pro Kubikmeter liegen. Besonders gute Dichtresultate haben in prak­ tischen Versuchen Dichtelemente gezeigt, deren Rohdichte ca. 30 kg/m³ beträgt. Für die Verwendung in Luftströmungskanälen wird eine Materialstärke von 13 bis 17 mm vorge­ schlagen. Die Expansionsraten werden insbesondere durch Einbringung der Flüssig­ keitstränkung so eingestellt, daß sich Werte zwischen 0,1 und 2 mm/min ergeben. Zur Ein­ stellung des komprimierten Zustandes wird eine Reduzierung der Materialstärke auf 1/3 bis 1/7 vorgeschlagen. Im komprimierten Zustand wird das Dichtelement über eine vorgegebene Dauer entweder gehalten oder mittels einer als Folie ausgeführten Haltemittel konserviert. Die Befestigung an dem Basisteil oder an einem der Anbauteil erfolgt bevorzugt über einen direkt auf einer Seite des Dichtelementes angebrachten Kleber, der für eine Selbsthaftung des Dichtelementes an dem jeweiligen Bauteil sorgt.

Als weiterer Vorteil der Erfindung kann die Tatsache angesehen werden, daß einfache Schaumstoffqualitäten zur Erzeugung von Dichtelementen verwendet werden können.

Relativ komplizierte Geometrien können dabei kostengünstig durch einfache Ausstanzung aus Schaumstoffplatten erzeugt werden.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 in grob schematischer Darstellung das der erfindungsgemäßen Dichtungs­ anordnung zugrundeliegende Prinzip,

Fig. 2 für die in Fig. 1 dargestellte Konstellation eine Ansicht in Explosionsdar­ stellung,

Fig. 3a und 3b eine Variation für den in Fig. 1 mit Strichlinien eingegrenzten Bereich X,

Fig. 4a und 4b weitere typische Anwendungsfälle.

In allen Figuren weisen gleiche Bauteile die gleiche Bezifferung auf.

Man erkennt in Fig. 1 ein symbolisch dargestelltes Gerät 1 für Heizung und Belüftung, das über einen Ansaugkanal 2 und ein schematisch angedeutetes Pollenfiltergehäuse 3 Außen­ luft für eine Insassenzelle 4 eines hier nicht weiter dargestellten Fahrzeugs ansaugt. Das Pollenfiltergehäuse 3 befindet sich hier in einem sogenannten Wasserkasten 5, der zum einen einen Motorraum 6 nach oben abschließt und zum anderen dessen Abschottung gegenüber der Insassenzelle 4 zusammen mit einer Spritzwand 7 gewährleistet. Ein umlau­ fender Dichtflansch 8 an einem freien Ende des Ansaugkanals 2 ist mit einem erfindungsge­ mäß hergerichteten Dichtelement 9 beschichtet, welches als Schaumstoffkörper ausgebildet dichtend gegen die Unterseite eines Wasserkastenbodens 10 zur Anlage gebracht wird. Am Pollenfiltergehäuse 3 ist ein gekürzter Pollenfilterkragen 11 vorgesehen, der den Wasser­ kastenboden 10 und das Dichtelement 9 nach erfolgter Montage durchdringt. Mit Strichlinien ist ein verlängerter Pollenfilterkragen angedeutet, der zur Abdichtung mittels konventioneller Dichtelemente bislang notwendigerweise so ausgeführt sein mußte. Der Einsatz des neuen Dichtelementes 9 ermöglicht demnach eine Materialersparnis am Pollenfiltergehäuse 3. Gegebenenfalls kann ein weiteres - hier gestrichelt angedeutetes - Dichtelement 12 vorge­ sehen werden, welches den Pollenfilterkragen 11 nochmals nach außen gegen den Wasser­ kasten 5 abdichtet. Ergänzend oder alternativ kann auch eine Dichtungskonstellation vorge­ sehen werden, bei welcher der Pollenfilterkragen 11 auf einem gesamten Umfang an der Innenwand des Dichtelementes 9 anliegt.

Zur näheren Verdeutlichung der in Fig. 1 dargestellten Verhältnisse wird auf die Explo­ sionsdarstellung in Fig. 2 hingewiesen.

Das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung soll beispielhaft an der in Fig. 3a dargestellten Modifikation erläutert werden. Gezeigt wird dort ein Dichtelement 9', das über eine umlaufende Haltenut 13 an einem Bodenelement 14 befestigt ist. Im dekom­ primierten Zustand ist der Innendurchmesser D1 des Dichtelementes 9' kleiner als der Außendurchmesser D2 eines Kragens 11'. Durch Einstellung eines komprimierten Zu­ standes kann vor der Montage des Kragens 11' der Innendurchmesser D1 um den Betrag S größer gewählt werden als der Außendurchmesser D2, so daß eine spielfreie Einpassung möglich ist. Ohne weiteres Zutun erfolgt dann durch die selbständige Expansion des Dichtelementes 9' eine Abdichtung der Außenseite des Kragens 11' gegenüber dem Bodenelement 14 (s. Fig. 3b).

Fig. 4a zeigt eine Konstellation, bei der ein Dichtelement 9'' nach Art einer Rohrdichtung ausgeführt ist. Als Basisteil wird hier ein Außenrohr 15 gesehen, welches in einer Haltenut 16 das Dichtelement 9'' im komprimierten Zustand aufnimmt. Ein einzusteckendes Innenrohr 17 kann spielfrei in das Außenrohr 15 eingeführt werden und wird nach Expansion des Dichtelementes 9'' von diesem dichtend beaufschlagt.

Die Ausführung in Fig. 4b zeigt ein Einschubteil 18, das entlang einer Führung 19 in einen Kanal 20 einzupassen ist. Die mit Strichpunkten angedeutete Ausdehnung des Dichtele­ mentes 9''' zeigt, daß eine gemäß Pfeil 21 erfolgende Montage des Einschubteils 18 zu einem Abriß oder zu einer Beschädigung des Dichtelementes 9''' von einer Wandung 22 führen könnte. Die Vormontage des Dichtelementes 9''' in komprimiertem Zustand erlaubt demgegenüber einen behinderungsfreien Einsatz des Einschubteiles 18. Sobald dieses in einer bestimmungsgemäßen Lage arretiert ist, expandiert das Dichtelement 9''' nach Art eines stirnseitigen Dichtung und ermöglicht so eine eindeutige Abschottung des Kanals 20.

Die Einstellung und Beibehaltung eines komprimierten Zustandes kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Neben der bereits angesprochenen Tränkung ist auch eine Vakuumver­ packung von Schaumstoffelementen in Hüllen denkbar. Derartig vorkonfektionierte Dicht­ elemente können dann vorzugsweise per Klebung an dem Basisteil oder an einem der Anbauteile befestigt sein. Durch gezieltes Aufstechen der den Vakuumzustand sicher­ stellenden Hüllen mittels eines Montagewerkzeugs oder mittels gezielt angebrachter Durch­ stechdorne an Teilen der Montagebaugruppe kann der expandierte Zustand hergestellt werden. Ebenso denkbar ist als Haltemittel ein Deckelelement, welches das Dichtelement komprimierend beaufschlagt und zunächst an dem Basisteil bei dem Anbauteil lösbar befe­ stigt ist. Kurz vor dem Zusammenbau wird das Deckelement dann entfernt. Als Haltemittel können auch verhältnismäßig schwere Platten oder Walzen verwendet werden, die eine vorgegebene Zeitdauer vor der Verbauung das im Rohzustand befindliche - also nicht komprimierte - Dichtelement in besonderen Vorrichtungen zusammendrücken. Nach Entnahme aus diesen Vorrichtungen kann dann eine Applikation an einem der zur Montagebaugruppe gehörenden Bauteile erfolgen.

Die Erfindung ist nicht auf die im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen erwähnten Werkstoffspezifikationen beschränkt. In Betracht gezogen werden können auch andere Werkstoffe, die vergleichbare Eigenschaften aufweisen. Ebenso ist die Anwendung nicht auf Montagebaugruppen in Fahrzeugen beschränkt. Vorstellbar sind auch Verwendungen im Bereich allgemeiner Lüftungstechniken.

Claims (10)

1. Dichtungsanordnung für eine Montagebaugruppe mit

• - wenigstens einem Basisteil (5),
• - wenigstens einem Anbauteil (1), das zumindest abschnittsweise
• - auf wenigstens einer Wandung des Basisteils aufsetzbar/befestigbar oder
• - in eine Öffnung der Wandung einführbar oder
• - durch die Wandung hindurchführbar ist,
• - wenigstens einem elastischem Dichtelement (9), das in einem vormontierten Zustand dem Basisteil (5) bzw. dem Anbauteil (1) zugeordnet ist und im montierten Zustand im Bereich von Anlageflächen die jeweils gegenüberliegende Wandung des Anbau teils (1) bzw. Basisteils (5) dichtend beaufschlagt,
  dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (9)
• - aus einem elastischem Werkstoff oder Werkstoffverbund gebildet ist, dessen zeitliche Expansionsrate aus einem komprimierten Grundzustand heraus mit Bezug auf den für den Zusammenbau von Basisteil (5) und Anbauteil (1) erforderlichen Zeitaufwand sehr gering ist,
• - im vormontierten oder separierten Zustand von einem Haltemittel im Sinne einer Kompression beaufschlagt ist,
• - im montierten Zustand nach Beendigung der Wirkung und/oder Entfernung des Haltemittels durch allmähliche Expansion innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne die gegenüberliegende Wandung dichtend beaufschlagt.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem als Schaumstoffkörper ausgebildeten Dichtelement als Haltemittel eine aufgelegte oder bereits in den Schaum integrierte Dichthaut vorgesehen ist, mittels der ein durch Gasentzug erzeugter Kompressionszustand zumindest abschnittsweise einstellbar ist, und durch deren gezielte Zerstörung der Expansionsvorgang einleitbar ist.

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gezielte Zerstörung durch an dem Basis- bzw. Anbauteil angeformte Dorne während des Montageprozesses selbsttätig erfolgt.

4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltemittel durch eine Flüssigkeit mit vorgegebener Viskosität gebildet ist.

5. Dichtungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit auf der Basis eines Acrylats gebildet ist.

6. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Haltemittel ein Deckelelement vorgesehen ist, welches das Dichtelement mit Kompressionsdruck beaufschlagend an dem Basisteil oder dem Anbauteil lösbar befestigt ist.

7. Dichtelement zur Verwendung in wenigstens einer der vorgenannten Dichtungsanord­ nungen gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Schaumwerkstoff auf der Basis von Polyurethan.

8. Dichtelement zur Verwendung in wenigstens eine der vorgenannten Dichtungsanord­ nung gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Expansionsrate von 0,1 bis 2 mm/min.

9. Dichtelement zur Verwendung in wenigstens einer der vorgenannten Dichtungsanord­ nungen gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Materialstärke zwischen komprimiertem und entspanntem Dichtelement etwa 1 : 3 bis 1 : 7 beträgt.

10. Dichtelement nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach Entfernung und/oder Beseitigung der Wirkung des Haltemittels eine aus­ reichende Dichtwirkung innerhalb von 1 bis 3 Stunden erreicht ist.