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Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung von Kraftfahrzeugen der im Oberbegriff des Schutzanspruches 1 angegebenen Gattung.
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Eine solche Dichtungsanordnung ist bereits bekannt aus
WO 96/16415 . Diese Druckschrift beschäftigt sich mit dem Problem, vieladrige Bordnetze, die im Land-, Wasser- und Luftfahrzeugbau verwendet werden, davor zu schützen, dass Feuchtigkeit (Wasser) eindringt und auf den Oberflächen der das Bordnetz bildenden Einzeladern weiterkriecht.
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Die Gefahr, dass Feuchtigkeit, wie Kondenswasser oder Spritzwasser, auf den Oberflächen der Einzeladern bzw. auf den Oberflächen von Einzeladerbündeln entlang kriecht, und an den Aderenden an blankliegende elektrische Leiter oder Verbinder gelangt, besteht insbesondere im Bereich von Durchführungen durch Trennwände, beispielsweise einer Durchführung durch eine den Motorraum und die Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeuges voneinander trennende Wandung, aber ebenfalls bei Einführungen, wo das einen Leitungssatz bildende Bordnetz in ein Bauteil eingeführt wird. Auch die vielfältig verwendeten Parallelverbinder und Endverbinder sind bei mangelnder Längswasserdichtheit durch das Eindringen von Feuchtigkeit gefährdet. Als Folge unzureichender Längswasserdichtheit können Kurzschlüsse im elektrischen System auftreten, welche schwerwiegende Betriebsstörungen zur Folge haben können.
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Gemäß
WO 96/16415 werden längswasserdichte Abschnitte in vorbestimmten Bereichen vieladriger Leitungssätze dadurch erzeugt, dass die zwischen den Einzeladern vorhandenen Zwischenräume (Zwickel) in den abzudichtenden Abschnitten mit einer Dichtmasse verfüllt werden, die nach einer Wärme- und/oder Druckbehandlung aushärtet.
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Bei dieser bekannten Einrichtung wird nach Fertigstellung eines Leitungssatzes, z. B. eines in der Fahrzeugindustrie üblicherweise benutzten Bordnetzes der bündelförmige Leitungssatz aufgefächert, so dass die Einzeladern des Bordnetzes zunächst vereinzelt und dann parallel zueinander aufgefächert werden, worauf ein Kleberband mit einer klebefähigen Schicht quer zur Längsrichtung der aufgefächerten Einzeladern auf die aufgefächerten Leitungen geklebt wird. Das Material der klebefähigen Schicht des Kleberbandes dringt zwischen die Einzeladern ein und bildet nach Abschluss des Verfahrens einen wasserdichten Block in den jeweils behandelten Bereichen des Bordnetzes.
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Statt eines Kleberbandes mit einer bevorzugt aus Butylkautschuk bestehenden klebefähigen Schicht sind bereits Kunststoffelemente in die abzudichtenden Bereiche eines Bordnetzes eingebracht worden, welche bei Wärmebehandlung zu einer vergrößerten Querschnittsgestaltung aufquellen oder bei Wärmebehandlung schmelzen und aufschäumen, wobei die zu verschließenden Zwischenräume (Zwickel) geschlossen werden. Derartige Maßnahmen sind aus der
DE 36 31 769 A1 bekannt.
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In jüngerer Zeit ist vorgeschlagen worden, die gegen Längswasser abzudichtenden Bereiche von Bordnetzen direkt mit Schaum zu beaufschlagen, aber erst nach Fertigstellung der noch abdichtungsbedürftigen Bordnetzstelle.
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Allen diesen bekannten Maßnahmen zum Erzielen längswasserdichter Abschnitte in Leitersätzen ist gemeinsam, dass sie nach Fertigstellung der abzudichtenden Bordnetzstelle in Angriff genommen werden. Da moderne Bordnetze durchaus mehr als 150 Einzeladern aufweisen können, und zudem an einem einzigen Arbeitstag eine kaum überschaubare Vielzahl von unterschiedlichen Bordnetzen für unterschiedliche Bedürfnisse gefertigt werden müssen, führen diese bekannten Maßnahmen zu dem Erfordernis manueller Vor- und Nacharbeit, zu hohem Aufwand bei der Qualitätssicherung und zu hohem Investitionsaufwand, wobei erschwerend hinzukommt, dass das Arbeitsergebnis sehr stark vom menschlichen Faktor (Werkerabhängigkeit) abhängt.
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Bordnetze dienen in Fahrzeugen dazu, elektrische Energie und elektrische Signale zu verteilen. Diese Bordnetze werden überwiegend kundenspezifisch hergestellt, was bedeutet, dass die jeweiligen Bordnetze individuell auf die Wünsche der jeweiligen Autokäufer abgestimmt werden. Das Bordnetz-Formen ist fast ausschließlich Handarbeit, wobei aus Rationalisierungsgründen hoher Wert darauf gelegt wird, die jeweiligen Bestandteile eines Bordnetzes vor der Montage zeit- und typengenau bereitzustellen. Diese Bauteile sind z. B. Einzeladern, Leitungen, Stecker, Gehäuse und Verbinder. Das Formen der Bordnetze erfolgt zumeist auf schräg stehenden fahrbaren Montagebrettern von ca. 2 m Höhe und bis zu 12 m Länge.
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Am Beispiel der Bedürfnisse in der Automobilindustrie wird deutlich, dass die jeweils benötigten Leitungssätze (Bordnetze) nach Umfang und Ausgestaltung davon abhängen, wie viel elektrische Leitungen zwischen Stromquelle und Verbrauchern im jeweiligen Fahrzeug benötigt werden. Man stelle sich nur vor, welche Folgen ein durchfeuchtetes Bordnetz auf die Übertragung elektrischer Impulse (Bordrechner) ausübt. So können je nach Kundenwunsch Fahrzeuge ein und des gleichen Typs voneinander sehr verschiedene Bordnetze benötigen, je nach den Sonderwünschen der Kfz-Besteller. Bordnetze werden üblicherweise auf geeigneten Montagebrettern montiert, wobei die zuvor auf die unterschiedlichen benötigten Längen zurechtgeschnittenen Einzeladern eines Bordnetzes nach einem für jedes Bordnetz vorliegenden Verdrahtungsplan von Hand verlegt werden.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnungen besteht darin, dass diese für Längswasserdichtigkeit erst an einer fertiggestellten Bordnetzstelle sorgen. Geht man von einer mehrjährigen Lebensdauer eines mit einem derartigen Kabelsatz versehenen Fahrzeuges aus, so besteht durchaus die Gefahr, dass nach etlichen Jahren durch mechanische Einwirkungen, chemische Einwirkungen oder andere Einwirkungen die zunächst erreichte Längswasserdichtigkeit beeinträchtigt oder gar vernichtet wird. Tritt beispielsweise in der Endphase der Gebrauchsdauer eines solchen Fahrzeuges ein Ereignis auf, welches eine hohe Längswasserdichtigkeit verlangt, so kann ein derart mechanisch oder chemisch beeinträchtigtes Dichtungssystem seine Aufgabe nicht mehr erfüllen.
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In der Bauwirtschaft sind quellfähige Polymere als Dichtmaterial zum dauerhaften Abdichten von Mauerdurchführungen gegen Grund- oder Oberflächenwasser vorgeschlagen worden, wie in der
DE 199 15 667 A1 beschrieben. Ferner sind quellfähige, insbesondere superabsorbierende Polymere (SAP) bekannt geworden, wie im Bereich der Hygienetechnik, wo die SAP zur Aufnahme und Speicherung von Körperflüssigkeiten dienen. Auch in der Lebensmittel- und Verpackungsindustrie werden SAP verwendet, um die beispielsweise von Fisch oder Fleisch während des Transportes und während der Lagerung abgegebenen Flüssigkeiten zu binden.
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Aus der
US-PS 5,298,284 ist es bekannt, superabsorbierende Polymere (SAP) im Bereich der Dichtungstechnik einzusetzen, um bei Kabelbrüchen, insbesondere Unterwasserkabeln, das Eindringen von Feuchtigkeit und deren Ausbreitung in Längsrichtung zu verhindern.
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Aus der
DE 198 59 728 A1 ist ein wasserquellbarer Schmelzklebstoff auf der Basis eines klebrigmachenden Harzes, eines wasserdispergierbaren EVA-Wachses sowie eines Ethylenacrylsäureester-Copolymeren, eines wasserlöslichen Homo- oder Copolymeren sowie eines Superabsorber-Polymerpulvers bekannt.
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Die als SAP bezeichneten superabsorbierenden Polymere beruhen in vielen Fällen auf schwach quervernetzten Polyacrylaten, wie beispielsweise partiell mit Natrium neutralisierter Acrylsäure.
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Für die Herstellung quellfähiger Kabelkomponenten bietet Degussa unter dem Markennamen CABLOC flüssige, lösemittelfreie, quervernetzende Polyacrylate (SAP) an. Diese ermöglichen quellfähige Beschichtungen unterschiedlicher Trägermaterialien wie Gewebe, Folien, Fasern und Garne, wobei das flüssige System eine homogene, wasserblockierende Schicht bildet, die in gequollenem Zustand gute Dichtungseigenschaften aufweist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsanordnung für selbstabdichtende Abschnitte in Bordnetzen des im Oberbegriff des Schutzaspruches 1 angegebenen Typs anzugeben, die unabhängig von der Sorgfalt und/oder dem Geschick einer menschlichen Arbeitskraft qualitätssichernd ausgebildet werden kann und zu Bordnetzen führt, deren Dichtstellen über lange Zeiträume betriebssicher sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine selbstabdichtende Dichtungsanordnung mit den Merkmalen des Schutzanspruches 1 gelöst.
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Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei der Herstellung von Bordnetzen wird von großen Mengen von Leitungsmaterial ausgegangen, welches in Fässern, Trommeln oder Rollen als sogenannte Meterware bereitgestellt wird: Auf ihrem Wege von der Meterware zum Bordnetz werden Leitungsabschnitte auf die gewünschten Längen automatisch abgelängt, abisoliert, geschweißt, gecrimpt, kontaktiert usw. Die derart vorkonfektionierten Leitungstypen (Einzeladern) werden vom Personal auf dem Montagebrett zu einem Bordnetz geformt.
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Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare Fortschritt ergibt sich daraus, dass abmessungsmäßig festgelegte Dichtstellen an vorher präzise festgelegten Abschnitten von Einzeladern mit Hilfe eines wasserquellenden Materials auf automatisiertem Wege herbeigeführt werden, und zwar derart, dass nach Fertigstellung eines individuellen Leitungssatzes (Kabelbaumes) die behandelten Abschnitte zusammentreffen. Kommt es an einem derart ausgerüsteten Leitungssatz zu einem Angriff von Feuchtigkeit, so absorbieren die jede Einzelader über einen vorgegebenen Abschnitt in ihrer Längsabmessung umhüllenden wasserquellfähigen Werkstoffe das angreifende Wasser unter starker Volumenvergrößerung. Im Zusammenwirken benachbarter Dichtstellen bildet sich somit sozusagen selbsttätig ein das gesamte Leitungsbündel (Leitungssatz) durchsetzender Dichtungsblock, welcher das Ausbreiten von Feuchtigkeit (Wasser) wirksam verhindert.
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Die vorstehend angegebene Wirkungsweise gestattet es, im Rahmen der vorliegenden Erfindung die längswasserdichten Dichtstellen als „selbstabdichtende Systeme in Leitungsbündeln und Bauteilen von Land-, Luft- und Wasserfahrzeugen” zu bezeichnen. Handelsübliche SAP-Pulver können Quellvolumina von mehr als dem 500-fachen ihres Ausgangsvolumens erreichen.
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Im Rahmen der Erfindung kann das wasserquellende Polymer in vielfältiger Form benutzt werden, beispielsweise pulvrig, flüssig, emulgiert, als Gel oder als Thermoplast. Das wasserquellende Polymer kann ohne Trägermaterial oder mit Trägermaterial zur Verwendung gelangen, wobei als Trägermaterial Bänder, Garne, Fasern oder Vliese bevorzugt sind.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt
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1 eine Dichtstelle in einer Durchführung,
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2 eine mit Hilfe der Erfindung hergestellte Dichtstelle in einer Einführung,
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3 eine mit Hilfe der Erfindung ausgebildete Dichtstelle in einem Parallelverbinder,
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4 eine mit Hilfe der Erfindung hergestellte Dichtstelle in einem Endverbinder,
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5 eine Umhüllung aus einem wasserquellenden Material auf einer Einzelader (Schnitt),
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6 schematisch eine wasserquellende Hülle aus einem Klebeband auf einer Einzelader eines Leitungssatzes,
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7 eine ungeteilte Tülle bzw. Muffe mit einer wasserquellenden Innenbeschichtung,
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8 eine geteilte Tülle, deren Abdichtbereiche mit einem wasserquellenden Polymer versehen sind,
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9 einen Schaltkasten, der mit einer wasserquellenden Innenbeschichtung versehen ist, und
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10 eine Gehäuseabdichtung mit einer Notfalldichtung zusätzlich zu einer Standardabdichtung.
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Im Rahmen der Dichtungsanordnung wird in bekannter Weise ein Vorrat von Einzeladern unterschiedlicher Längenabmessung sowie unterschiedlicher Auslegung (Leitfähigkeit, Belastbarkeit) bereitgestellt, beispielsweise auf sogenannten Racks, von welchen die Einzeladern nach einem für jedes Bordnetz gegebenenfalls individuell vorgegebenen Formschema von Hand entnommen und zum Formen eines individuellen Bordnetzes benutzt werden. Zum Herstellen eines Bordnetzes wird Meterware vom Ring oder Fass oder einer Trommel entnommen und maschinell auf die für die jeweiligen Einzeladern vorgesehenen Abmessungen abgelängt. Bevor die aus der Meterware gefertigten Einzeladern zu einem Bordnetz vereinigt werden, wird dafür gesorgt, dass diese Einzeladern an wenigstens einem Ende konfektioniert werden, also abisoliert oder mit Steckern oder in anderer Weise für die weitere Verwendung vorbereitet sind. Auf ihrem Verarbeitungsweg von der unkonfektionierten Meterware zum Leitungsbündel eines Bordnetzes wird jede Einzelader automatisch in wenigstens einem in Längsrichtung der Einzelader vorbestimmten Abschnitt und in einer vorbestimmten definierten Länge mit einem wasserquellenden Polymer, vorzugsweise einem sog. superabsorbierenden Polymer (SAP) beschichtet. Das automatische Beschichten der Einzeladern erfolgt an im Voraus bestimmten Ortslagen, welchen den für die Längswasserabdichtungen vorgesehenen Abschnitten entsprechen. Dabei wird die Ortslage dieser automatisch aufgebrachten Polymerbeschichtungen so gewählt, dass beim fertigen Bordnetz die mit dem wasserquellenden Polymer beschichteten Abschnitte benachbart zueinander angeordnet sind. Mithin sind beim fertigen Bordnetz die beschichteten Abschnitte aller Einzeladern in Übereinstimmung miteinander in der gleichen Ortslage angeordnet, nämlich der herzustellenden Dichtstelle des Bordnetzes.
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Das Einhalten der vorbestimmten Ortslagen und vorbestimmten Abmessungen der Beschichtungen kann technisch auf verschiedene Art und Weise erreicht werden. Als Beispiel sei eine Tropf- oder Sprayeinrichtung genannt, die entsprechend der vorbestimmten Ortslage der aufzubringenden Beschichtung angeordnet ist, und bei Betätigung die Einzeladern sukzessiv in einer gemeinsamen Ortslage mit einer definierten Menge des wasserquellenden Polymers beaufschlagt. Durch geeignete Wahl, z. B. der Austrittsöffnung der genannten Tropfvorrichtung, kann die Längsabmessung des Polymerauftrages auf der Oberfläche der Einzeladern festgelegt werden. In den vorgenannten Beispielen wird eine SAP-Flüssigkeit oder SAP-Emulsion aufgetragen und abschließend getrocknet.
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Iternativ kann das wasserquellende Polymer (SAP) in Verbindung mit einem Trägermaterial benutzt werden, beispielsweise auf Gewebe, Folien, Fasern, Fliesen oder Garnen. Beispielsweise kann das auf einem Trägerband angeordnete wasserquellende Material durch automatisches Umhüllen einer jeden Einzelader an der gewünschten Ortslage und in der gewünschten Längsabmessung aufgetragen werden. Geeignete SAP-beschichtete Trägerbänder haben einseitig eine Klebebeschichtung und auf der anderen Seite die SAP-Beschichtung. Mit der Kleberbeschichtung haftet ein solches Band auf der Oberfläche der Einzelader.
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Nach Fertigstellung eines Bordnetzes verfügt dieses in wenigstens einem Abschnitt über ein bei Feuchtigkeitszutritt selbstabdichtendes, wasserblockierendes System, welches aus den in übereinstimmender Ortslage in der Längsabmessung der jeweiligen Einzelleiter aufgebrachten wasserquellenden Polymerbeschichtungen zusammengesetzt ist. Gelangt Feuchtigkeit (Wasser) an eine solche Dichtstelle, so wird dieses Wasser unverzüglich absorbiert und unter beträchtlicher Volumenvergrößerung des quellfähigen Materials fest gebunden. Vorhandene Schadstellen oder vorhandene Hohlräume, insbesondere in den Zwickeln zwischen benachbarten Einzeladern, werden sofort abgedichtet und ein weiteres Vordringen des Wassers wirksam verhindert.
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Soll auch ein weiteres Vordringen von Feuchtigkeit auf der Außenoberfläche eines erfindungsgemäß hergestellten Leitungssatzes verhindert werden, so kann auf den Außenumfang der aus der Vielzahl von Umhüllungen aufgebauten Dichtstelle eine Muffe oder Tülle aufgebracht werden. Sollte Feuchtigkeit in den Bereich zwischen Innenoberfläche der Tülle/Muffe und Außenoberfläche des Bordnetzes eintreten, so wird diese Feuchtigkeit, wie vorstehend erörtert, unter Aufquellen des auf der Außenoberfläche der Dichtstelle vorliegenden wasserquellenden Materials absorbiert und eine wasserblockierende Dichtung aufgebaut.
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1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäß ausgebildete Dichtstelle 1 in der Durchtrittsöffnung einer Trennwand zwischen benachbarten Bereichen eines Fahrzeuges. Die Einzeladern sind mit den Bezugszeichen 2 bezeichnet. 2 zeigt schematisch eine mit Hilfe der Erfindung hergestellte Dichtstelle 1 in einer Einführung von Einzeladern 2 in ein Bauteil. 3 zeigt schematisch eine mit Hilfe der Erfindung ausgebildete Dichtstelle 1 in einem Parallelverbinder für Einzeladern 2, wobei der Parallelverbinder eine Tülle 4 aufweist und es sich bei den Einzeladern um kontaktierte Leiter handelt. 4 zeigt schematisch eine mit Hilfe der Erfindung hergestellte Dichtstelle 1 in einem Endverbinder mit einer äußeren Kappe 6. 5 zeigt schematisch als Schnitt eine Einzelader 2 mit einer Umhüllung 8 aus einem mit wasserquellendem Polymer beschichteten Klebeband. 6 zeigt schematisch eine auf einer Einzelader 2 angeordnete wasserquellende Umhüllung, die aus einem Klebeband mit daran haftendem wasserquellenden Polymer besteht. In den 5 und 6 ist das wasserquellende Polymer auf einer Oberfläche eines Klebebandes aufgebracht, dessen andere Oberfläche eine Klebeschicht aufweist, die auf der Oberfläche der Einzelader 2 haftet.
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Ein weiterer Schutz von Bordnetzen vor dem Zutritt von Feuchtigkeit (Wasser) besteht darin, die jeweilige räumliche Verbindung der Dichtstellen 1 im Bordnetz zur Umgebung, beispielsweise ein Land-, See- oder Luftfahrzeug, gleichermaßen mit Hilfe eines wasserquellenden Polymers abzudichten.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in 7 bis 10 beschrieben. 7 zeigt eine ungeteilte Tülle bzw. Muffe 10, welche auf zumindest einem Teil ihrer Innenoberfläche eine schraffiert dargestellte, wasserquellende Polymerbeschichtung aufweist. In 8 ist schematisch eine geteilte Tülle, also eine im Normalfall zweiteilig aus Ober- und Unterschale bestehende Tülle 12 dargestellt, deren Abdichtbereiche mit einem schraffiert dargestellten wasserquellenden Polymer versehen sind. Bei Feuchtigkeitszutritt bilden die Polymere augenblicklich eine dauerhafte Wasserblockierung, welche die in den Tüllen oder Muffen verlaufenden Bordnetzabschnitte vor Feuchtigkeitszutritt schützt.
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Auch Schaltkästen (E-Boxen) und sonstige Gehäuse (9) können mit Hilfe von Innenbeschichtungen aus einem wasserquellenden Polymer gegen Kondenswasser abgedichtet werden. Für alle in den 7 bis 10 dargestellten Abdichtungen in Bauteilsystemen gilt, dass die jeweiligen Abdichtbereiche mit festen, vorgeformten (z. B. gestanzten) oder frei geformten Dichtungen vormontiert sind, welche beispielsweise aus Schnüren oder Bändern bestehen. Ferner können diese Dichtungen aus plastischem Material, aus pastenförmigem Material oder aus flüssigem Material vorgesehen sein.
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10 zeigt eine Notfallabdichtung 14 an einem Gehäuse, wobei diese Notfallabdichtung aus einem wasserquellenden Polymer aktiviert wird, wenn eine Standarddichtung (16) beispielsweise eine NBR/EPDM-Dichtung versagen sollte, beispielsweise infolge von Porosität.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 96/16415 [0002, 0004]
- DE 3631769 A1 [0006]
- DE 19915667 A1 [0012]
- US 5298284 [0013]
- DE 19859728 A1 [0014]
