DE19940804C2 - Dichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Eine gattungsgemäße Dichtung wird durch die DE 43 13 817 A1 offenbart.

In der Technik werden Dichtungen in mannigfaltiger Form eingesetzt, um Spalten zwischen zwei Bauteilen z. B. flüssigkeitsdicht abzudichten. In den meisten Fällen wird dabei die Elastizität des Werkstoffs der Dichtung ausgenutzt, um die Dichtung zwischen den zwei Bauteilen zusammenzudrücken und dabei durch die elastische Verformung ihre Dichtungsflächen gegen die Bauteile zu pressen.

Insbesondere im Automobilbau und dort für Dichtungen an Teilen der Außenhaut (beispielsweise im Bereich von Türen und Klappen) werden Dichtungen eingesetzt, um den Spalt zwischen der Tür oder der Klappe und der übrigen Karosserie insbesondere gegen Regenwasser und Staub dichtend zu verschließen. Wie jede Konstruktion sind auch diese Anordnungen Toleranzen unterworfen, so daß die Weite des Spaltes von Automobil zu Automobil verschieden ist. Die Weite des Spaltes bewegt sich in einem vom Konstrukteur festgelegten Toleranzfeld. Dem daraus resultierenden Problem bei der Dimensionierung der Dichtung läßt sich bekannterweise dadurch begegnen, daß man die Dichtung auf den Spalt mit der größten Weite auslegt, so daß sie dort zuverlässig dichtet. Wenn diese Dichtung dann in den Spalt mit der geringsten Weite des Toleranzfeldes eingesetzt wird, quetscht das nun zusätzlich verdrängte Volumen elastisch aus dem Spalt heraus. Die Spalten sind dazu mit einem entsprechenden Bauraum in ihrer Umgebung versehen, der ein solches Verdrängen von Dichtungsvolumen zuläßt.

In neuerer Zeit tritt vermehrt die Anforderung an die Konstruktion auf, Dichtungen sichtbar zu gestalten, um zum Beispiel im Bereich von Türrahmen und den dort angebrachten Türdichtungen auf Blenden, die üblicherweise in die Blechkonstruktion des Türrahmens eingearbeitet sind, verzichten zu können und dadurch einerseits den baulichen Aufwand zu vermindern und andererseits korrosionsanfällige Hinterschneidungen zu vermeiden. Es gibt aber auch ästhetische Gründe für die genannte Forderung.

Bei solchen sichtbaren Dichtungen sind die Spalten mit der größten Weite im Toleranzfeld zunächst in sofern unproblematisch, als die Dichtung, die auf diese Weite ausgelegt ist und den Spalt von außen sichtbar überbrückt, hier nicht aus dem Spalt hervorquillt sondern eine im wesentlichen ebene Außenfläche aufweisen kann. Wenn die Dichtung aber in einen Spalt mit der geringsten Weite im Toleranzfeld eingesetzt wird, dann quillt sie aus dem Spalt hervor, so daß ein von außen sichtbarer, unschöner und häufig auch strömungstechnisch ungünstiger Wulst entsteht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Dichtung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Dichtung mit den in Anspruch 1 beschriebenen Merkmalen und durch ein Verfahren mit den in Anspruch 3 beschriebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Dichtung aus elastischem Werkstoff hat eine Außenfläche zwischen zwei Dichtungsflächen. Die Außenfläche überbrückt zwischen den zwei Dichtungsflächen die Weite eines Spaltes, der durch die Dichtung abgedichtet ist. Dabei schließen die zwei Dichtungsflächen jeweils an eines der beiden Bauteile dichtend an, deren Zwischenraum den Spalt bildet. Der Spalt hat verschiedene Weite, das heißt, er kann zum Beispiel bei einer Baureihe, bei der die zwei Bauteile Elemente einer Baugruppe sind, mit einem Toleranzfeld dimensioniert sein, oder der Spalt kann über seine Länge unterschiedlich weit klaffen und dabei in einem Bereich seine geringste Weite und in einem anderen Bereich seine größte Weite aufweisen. Bei dem Toleranzfeld ist die Weite zwischen einer geringsten Weite als unterer Grenze und einer größten Weite als oberer Grenze toleriert.

Die Außenfläche und die Dichtungsflächen sind nicht notwendigerweise durch Körperkanten der Dichtung scharf abgegrenzt, sondern können jeweils auch Flächenbereiche sogar ein und derselben Fläche sein.

Die Außenfläche der nicht montierten, unverformten Dichtung ist erfindungsgemäß konkav, und zwar dermaßen konkav, daß sie eine ebene Gestalt annimmt, wenn sie in einen Spalt mit der geringsten Weite eingesetzt und dort zusammengedrückt ist.

Wenn die erfindungsgemäße Dichtung in einen Spalt mit der größten Weite eingesetzt ist, wird im Vergleich zu der Situation in einem Spalt mit der geringsten Weite die Dichtung weniger stark zusammengedrückt und somit weniger Dichtungsvolumen verdrängt. Dadurch, daß die Dichtung erfindungsgemäß so sehr konkav ist, daß sie sich bei der stärksten Verdrängung im Spalt geringster Weite nicht nach außen wölbt sondern eine konkave Gestalt behält oder vorzugsweise eine ebene Gestalt annimmt, wird die Dichtung auch bei jeder anderen Weite des Spalts, die größer ist als die geringste Weite, eine ästhetische angenehme, konkave Gestalt behalten und nicht so nach außen gedrückt werden, daß sie sich dorthin auf unansehnliche Weise vorwölbt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer derartigen Dichtung wird die Dichtung zunächst mit einem Querschnitt geformt, bei dem die Geometrie des Querschnitts des Spaltes mit der geringsten Weite zugrunde gelegt ist. Das heißt, der Querschnitt der Dichtung wird so geformt, daß die Dichtungsflächen so zueinander beabstandet sind, daß sie sich an die Bauteile, die den Spalt bilden, dichtend anschließen. In diesem Zustand wird die Außenfläche der Dichtung so geformt, daß sie eben aber nicht konvex ist.

Anschließend werden die Dichtungsflächen so weit auseinander gezogen, bis sie so zueinander beabstandet sind, daß sie im Spalt mit der größten Weite an die den Spalt bildenden Bauteile dichtend anschließen. Dabei wird sich aus Gründen der Volumenkonstanz die Dichtung, auch im Bereich der Außenfläche, einschnüren, das heißt, die Außenfläche wird konkav, und zwar in einem Maße, das von dem Weg abhängt, um den die Dichtungsflächen auseinander gezogen wurden. In diesem Zustand, dessen Geometrie die erfindungsgemäße Dichtung in ihrem nicht montierten, unverformten Zustand beschreibt, wird die Dichtung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in ihrer Gestalt festgelegt.

Wenn die so hergestellte Dichtung nun in einen Spalt mit der geringsten Weite eingesetzt wird, wird die Dichtung in den Zustand zusammengedrückt, den sie im erfindungsgemäßen Verfahren vor dem Auseinanderziehen der Dichtungsflächen hatte, und verformt sich dabei wegen der Volumenkonstanz wieder im wesentlichen zu dieser Geometrie, sie bekommt also die in dem Zustand ebene Außenfläche.

Die so weit beschriebenen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens werden vorzugsweise mittels einer Vorrichtung zur elektronischen Datenverarbeitung an einem numerischen Modell durchgeführt. So läßt sich die Form des Dichtungsquerschnitts, bei der zunächst der Spalt mit der geringsten Weite zugrunde gelegt ist, mittels einer CAD-Vorrichtung gestalten, und das Auseinanderziehen der Dichtungsflächen findet an dem so generierten numerischen Modell mit Hilfe der bekannten Methode der finiten Elemente statt, wobei erfindungsgemäß Informationen über das Verformungsverhalten des elastischen Dichtungswerkstoffs bereitgestellt und bei dem Auseinanderziehen berücksichtigt werden. So werden erfindungsgemäß die Informationen über das Verformungsverhalten bei dem Auseinanderziehen mit den dabei generierten geometrischen Informationen in Beziehung gesetzt. Nachdem das Auseinanderziehen abgeschlossen ist, werden in dem bevorzugten Verfahren die geometrischen Informationen, die die nun entstandene Gestalt größter Weite beschreiben, gespeichert, und es wird entsprechend diesen geometrischen Informationen die Dichtung gefertigt, und zwar vorzugsweise mittels eines Computer-numerischen Fertigungsverfahrens.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Dichtung in einem Spalt geringster Weite,

Fig. 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Dichtung aus Fig. 1 in einem Spalt größter Weite,

Fig. 3 zeigt schematisch Hilfsmittel für das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren.

Die Dichtung 2 in Fig. 1 hat eine Außenfläche 4, die zwischen zwei Dichtungsflächen 6, 8 die Weite eines Spaltes 10 überbrückt. Der Spalt 10 ist der Zwischenraum zwischen dem Rahmen 12 einer geschlossenen Tür eines Automobils und der Karosserie 14 des Automobils. Der Spalt 10 ist bei der Konstruktion des Automobils so dimensioniert, das für seine Weite ein geringstes und ein größtes Maß, also ein Toleranzfeld, zugelassen ist. Der Spalt 10 mit der geringsten Weite ist durch die durchgezogen dargestellte Dichtungsfläche 16 der Karosserie 14 und der Spalt 10 mit der größten Weite durch die gestrichelt dargestellte Dichtungsfläche 18 der Karosserie 14 wiedergegeben. Die beiden Körperkanten 16, 18 der Karosserie 14 stellen also die geringste und größte Weite des Spaltes 10 dar.

Die Dichtung 2 ist in dem Spalt 10 mit der geringsten Weite zusammengedrückt, und dabei ist seine Außenfläche 4 eben.

In Fig. 2 ist dieselbe Dichtung 2 in dem Spalt 10 mit der größten Weite montiert, und es ist erkennbar, daß hier die Außenseite der Dichtung 4 konkav ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Dichtung 2 wird die Dichtung 2 in einer Vorrichtung 20 zur elektronischen Datenverarbeitung, z. B. mittels einer CAD-Vorrichtung, als numerisches Modell 22 zunächst mit einem Querschnitt entsprechend Fig. 1 geformt, bei dem die Dichtungsflächen 6, 8 so zueinander beabstandet sind, daß sie in den Spalt 10 mit der geringsten Weite, also zwischen die Körperkanten 6 und 16, an die Bauteile 12, 14 dichtend anschließen. Dabei wird die Außenfläche 4 eben geformt. Die geometrischen Informationen 22 des numerischen Modells 22, 26 werden mit der Technik der finiten Elemente 24 um Informationen über das Verformungsverhalten des elastischen Dichtungswerkstoffs ergänzt. Das numerische Modell 22 des Querschnitts der Dichtung 4 wird nun an seiner einen Dichtungsfläche 6 festgehalten und an seiner zweiten Dichtungsfläche 8 zu der Körperkante 18 gezogen, die die größte Weite des Spaltes 10 repräsentiert. Unter Berücksichtigung der Informationen über das Verformungsverhalten des elastischen Dichtungswerkstoffs ergibt sich daraus die in Fig. 2 dargestellte Gestalt der Dichtung 2 mit einer konkav eingeschnürten Außenfläche 4. Die geometrischen Informationen 26, die die Gestalt größter Weite beschreiben, werden mittels der Vorrichtung 20 zur elektronischen Datenverarbeitung gespeichert und über eine Schnittstelle 28 an eine Computer-numerisch gesteuerte Fräsmaschine 30 weitergeleitet, wo entsprechend den geometrischen Informationen 26 eine Form 32 für die Dichtung 2 hergestellt wird.

Claims (4)

1. Dichtung aus elastischem Werkstoff, für einen Spalt (10) mit verschiedener Weite zwischen zwei Teilen (12, 14), insbesondere für Türspalten an Karosserien von Automobilen, mit
zwei Dichtungsflächen (6, 8), die jeweils an eines der beiden Teile (12, 14) dichtend anschließen, und
einer Außenfläche (4), die zwischen den zwei Dichtungsflächen (6, 8) die Weite des Spaltes (10) überbrückt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (4) in nicht montiertem, unverformtem Zustand der Dichtung (2) konkav ist dermaßen, daß die Außenfläche (4) der in den Spalt (10) mit der geringsten Weite eingesetzten und dort zusammengedrückten Dichtung (2) eine ebene Gestalt annimmt.

2. Verfahren zur Herstellung einer Dichtung nach Anspruch 1, mit den Schritten

• A) Formen der Dichtung (2) mit einem Querschnitt (22), bei dem die Dichtungsflächen (6, 8) so zueinander beabstandet sind, daß sie im Spalt (10) mit der geringsten Weite an die Teile (12, 14) dichtend anschließen, und bei dem die Außenfläche (4) eben ist,
• B) Auseinanderziehen der Dichtungsflächen (6, 8), bis sie so zueinander beabstandet sind, daß sie im Spalt (10) mit der größten Weite an die Teile (12, 14) dichtend anschließen,
• C) Verfestigen der Dichtung (2) in ihrem elastischen Zustand in dieser Gestalt (26) der größten Weite.

3. Verfahren zur Herstellung einer Dichtung nach Anspruch 2, wobei die Schritte mittels einer Vorrichtung (20) zur elektronischen Datenverarbeitung an einem numerischen Modell (22, 26) durchgeführt werden, zusätzlich mit den Schritten
vor B) Bereitstellen von Informationen (24) über das Verformungsverhalten des elastischen Werkstoffs an die Vorrichtung (20),
nach B) in Beziehung Setzen der Verformungsinformationen (24) mit geometrischen Informationen (22, 26) über die Geometrie der Dichtung, die bei dem Auseinanderziehen von der Vorrichtung (20) erzeugt werden,

• A) Speichern der geometrischen Informationen (26), die den Zustand größter Weite beschreiben,
• B) Fertigen der Dichtung (2) entsprechend den geometrischen Informationen (26) über den Zustand größter Weite.

4. Verfahren zur Herstellung einer Dichtung nach Anspruch 3, wobei das Formwerkzeug der Dichtung für Schritt E) mittels einer Computer-numerischen Werkzeugmaschine (30) ausgeführt wird, wobei die gespeicherten geometrischen Informationen (26) über den Zustand größter Weite der Werkzeugmaschine über eine Schnittstelle (28) zugeführt werden.