DE3720959C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zur Ermittlung der Anpreßkraft zweier entlang eines Kontaktflächenpaares aneinan­ dergepreßter Teile, wie sie beispielsweise aus der US-PS 30 90 227 als bekannt hervorgeht.

Die bekannte Meßvorrichtung dient dazu, um die Anpreßkraft zwi­ schen den Spitzen zweier Schweißelektroden für das widerstands­ elektrische Verschweißen von Blechen zu ermitteln. Diese Kräfte wirken punktuell im Bereich der Elektrodenspitzen und sind im übrigen sehr hoch. Der Meßbereich dürfte im Bereich von 1 bis 10 kN liegen. Demgegenüber hat die vorliegende Erfindung das Ziel, eine Meßvorrichtung zu schaffen, mit der die Anpreßkraft im Bereich von Weichdichtungen an Fahrzeugtüren, Hauben oder Schiebedächern im geschlossenen Zustand gemessen werden kann. Für eine derartige Meßaufgabe wäre die eingangs erwähnte be­ kannte Meßvorrichtung - auch bei konstruktiv stark verändertem Kraftmeßbereich - nicht geeignet.

Zwar sind Meßvorrichtungen zur Überprüfung der von einer ela­ stischen Dichtung auf eine Dichtfläche ausgeübten Anpreßkraft bekannt, wofür beispielsweise auf die US-PS 31 88 855 verwiesen wird. Diese Vorrichtung ist zur Überprüfung von Dichtringen ausgelegt und im wesentlichen rotationssymmetrisch aufgebaut. Sie weist ein Gehäuse, eine daran luftdicht gelagerte und von Hand drehbare Welle sowie einen als Prüfling dienenden und in das Gehäuse einspannbaren Wellendichtring mit radial ausgerich­ teter und an der Welle anliegender Dichtlippe auf. Die Welle ist im Anlagebereich der Dichtlippe mit einem radial nachgiebi­ gen Oberflächensegment versehen, welches durch die oberflächen­ bündig geformte Stirnseite eines radial in der Welle geführten und darin abgedichteten Stößels gebildet ist. Der Stößel ist über eine Bohrung in der Welle und eine Zufuhrleitung im Ge­ häuse auf seiner innenliegenden Stirnseite mit Druckluft beauf­ schlagbar und kann hierdurch entgegen der Anpreßkraft der Dicht­ lippe aus der Welle herausgedrückt werden. Der Stößel erfüllt somit die Funktion einer die Dichtwirkung des Wellendichtringes beeinträchtigenden Störstelle, wobei der auf den Stößel einwir­ kende Druck einstellbar und an einem Anzeigegerät ablesbar ist. Über einen zweiten Druckluftanschluß kann auch das Innere eines über den Dichtring-Prüfling und die Welle nach außen abgeschlos­ senen Druckraumes mit Druckluft beaufschlagt und mittels eines zweiten Anzeigegerätes der darin vorliegende Druck kontrolliert werden, so daß ein durch Undichtheiten des Wellendichtringes verursachter Druckverlust innerhalb des Druckraumes an diesem zweiten Anzeigegerät feststellbar ist. Der bei konstant bleiben­ den Druck im Innern des Druckraumes maximal auf den Stößel aus­ übbare radial wirksame Druck ist somit ein Maß für die radial nach innen gerichtete und der Stößelbewegung entgegengewirkte Anpreßkraft der Dichtlippe des Wellendichtringes. Diese bekann­ te Meßvorrichtung ist allerdings aufgrund ihres rotationssymme­ trischen Aufbaues nur zur Prüfung von Wellendichtungen mit in radialer Richtung wirkenden Anpreßkräften der Dichtlippe geeig­ net, nicht aber zur Überprüfung von Dichtungen und/oder Anwen­ dungsfällen anderer, bereits angesprochener Art. Desweiteren ist es mit dieser Vorrichtung nicht möglich, die Anpreßkräfte von Dichtungen im Einbauzustand am Einsatzort zu überprüfen, sondern die Dichtungen müssen zur Überprüfung eigens in die Meßvorrichtung eingebaut werden. Häufig ergibt sich jedoch die Anpreßkraft von Weichdichtungen an Türen, Hauben oder Klappen im Kraftfahrzeug nicht nur durch die Eigensteifigkeit der Weich­ dichtung selber, sondern auch durch die Einbautoleranzen und durch die Formtoleranzen der Türen, Klappen oder Hauben und der karosserieseitigen Einbausschnitte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Meßvorrichtung dahingehend auszugestalten, daß mit ihr relativ kleine und auf einen sehr engen Spalt begrenzte Anpreßkräfte von Weichdichtungen an Türen, Hauben und Schiebedächern von Kraftfahrzeugen in deren Einbauzustand und in geschlossenem Zustand der Türen, Hauben und dgl. gemessen werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst. Die in den Dichtspalt ein­ steckbaren Meßzungen sind zwar sehr dünn und verformen die Dich­ tungen nur in vernachlässigbarer Weise, aufgrund ihrer großen Breite sind sie jedoch zum einen ausreichend formstabil, zum anderen kommt durch die hohe Anlagebreite auch eine relativ hohe, meßtechnisch leichter beherrschbare Kraftwirkung zustan­ de. Dank des Stützkörpers ist auch eine reproduzierbare, für das Meßergebnis maßgebliche Einstecktiefe und Winkellage der Meßzungen in Relation zum Dichtspalt sichergestellt. Dank der auf die Blattfeder einwirkenden, justierbaren Druckschraube ist die Meßvorrichtung hinsichtlich Spaltweite und/oder Kraftmeß­ bereich leicht auf unterschiedliche Anwendungsfälle einstell­ bar.

Die Erfindung ist anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles noch näher erläutert; hierbei zeigen:

Fig. 1 einen Seitenschnitt durch ein erfindungsge­ mäßes Ausführungsbeispiel nach Schnittlinie I-I aus Fig. 3,

Fig. 2 eine geschnittene Draufsicht nach den Schnitt­ linie II-II aus den Fig. 1 und 3, und

Fig. 3 eine ungeschnittene Vorderansicht des er­ findungsgemäßen Ausführungsbeispieles.

Die in Fig. 1 dargestellte Meßvorrichtung 1 ist mit ihren beiden Meßzungen - der starren Meßzunge 2 und der beweg­ lichen Meßzunge 3 - in den Dichtungsspalt eines Kraftfahr­ zeug-Schiebedaches eingesteckt. Der Schiebedachdeckel 4 trägt eine Hohlkammerdichtung 5, welche mit definierter und einstellbarer Anpreßkraft an der Dichtfläche 6 des festen Fahrzeugdaches anliegt. Die Meßzunge 3 ist an einer mit einer Justierschraube 7 versehenen Halterung 8 ange­ ordnet und über diese und eine Blattfeder 9 am Stütz­ körper 10 der Meßvorrichtung 1 beweglich angelenkt. Neben dieser Blattfeder 9 ist eine weitere Blattfeder 11 am Stützkörper 10 eingespannt, welche über die Justierschraube 7 und die Halterung 8 die bewegliche Meßzunge 3 im Abstand zur starr am Stützkörper 10 ange­ brachten Meßzunge 2 hält. Der Stützkörper 10 weist ferner den Handgriff 12 und den Anschlag 13 auf, dessen schiebe­ dachseitige Anschlagsfläche mit einem ein Verkratzen des Fahrzeuglackes verhindernden Belag 14 überzogen ist.

Der Anschlag 13 begrenzt die Einstecktiefe der Meßzungen 2 und 3 zwischen der Dichtung 5 und der Dichtfläche 6 und vermeidet bei ausreichend großflächiger Ausbildung darüber­ hinaus eine das Meßergebnis verfälschende Schrägstellung der Meßvorrichtung. Bei ganzflächiger Anlage des An­ schlages 13 an der Oberfläche des Fahrzeugdaches bzw. des Schiebedachdeckels 4 sind die Meßzungen 2 und 3 rechtwinklig zu der in diesem begrenzten Bereich ver­ einfacht als Ebene anzusehenden Fahrzeugdach-Oberfläche ausgebildet, so daß reproduzierbare Meßverhältnisse er­ möglicht werden.

Die Blattfeder 11 ist derart ausgebildet, daß die von ihr auf die be­ wegliche Meßzunge 3 ausgeübte Kraft zum einen kleiner ist als die seitens der Dichtung 5 auf beide Meßzungen 2 und 3 einwirkende Anpreßkraft und zum anderen so groß ist, daß sie eine gegenseitige Berührung beider Meßzungen unter Einwirkung der Dichtung verhindert. Eine derartige Abstimmung der Blattfeder kann beispiels­ weise durch entsprechende Dimensionierung der Feder und Auswahl der Federeigenschaften erzielt werden, es wäre aber auch denkbar, mittels einer in Blattfeder-Längs­ richtung verstellbaren Justierschraube 7 diese Abstim­ mung vorzunehmen. Im übrigen kann mit der Justierschraube 7 der Abstand zwischen den beiden Meßzungen 2 und 3 und somit der Meßweg eingestellt werden. Um die Meßdicke der Meßzungen, die sich aus der Dicke der einzelnen Meß­ zungen 2 und 3 und dem Meßweg (= Abstand zwischen den Meß­ zungen) zusammensetzt, so gering wir möglich zu halten und einen Einsatz der Meßvorrichtung auch in relativ engen Dichtungsspalten zu erlauben, sollte der Meßweg möglichst klein sein. Darüber hinaus wirkt sich ein kleiner Meßweg positiv auf die Linearität des Verhältnisses zwischen der Anpreßkraft der Dichtung und dem am Wegmeß­ gerät angezeigten Weg aus.

Fig. 2 zeigt neben der Justierschraube 7, der Halterung 8 für die Meßzunge 3, dem Stützkörper 10, der im Stützkörper 10 eingespannten Blattfeder 11 und dem Anschlag 13 das mit seiner Tastspitze 15 am freien Ende der Blattfeder 11 an­ greifende Wegmeßgerät 16 der Meßvorrichtung 1.

Die Ausbildung der Feder als einseitig eingespannte Blatt­ feder 11 ermöglicht eine kompakte Bauweise der Meßvorrich­ tung 1 bei gleichzeitig hoher Federsteifigkeit. Vergleich­ bar steife Spiralfedern würden beispielsweise ein größeres Bauvolumen erfordern.

Dadurch, daß die Blattfeder 11 über den Angriffspunkt der Justierschraube 11 hinaus verlängert ist und das Weg­ meßgerät 16 am Außenende der Blattfeder 11 angreift, läßt sich aufgrund der Hebelwirkung eine große Übersetzung und damit eine weite als Meßweg auf dem Wegmeßgerät 16 ange­ zeigte Wegstrecke erzielen.

Fig. 3 zeigt in verkleinerter Darstellung eine komplette Meßvorrichtung 1, die sich aus zwei zur Achse 18 symmetrischen Hälften zusammensetzt, von denen die rechte aus der ge­ schnittenen Draufsicht der Fig. 2 hervorgeht. Mit 17 sind die Gewindebohrungen für die in Fig. 3 nicht einge­ zeichneten Justierschrauben 7 und mit 20 die Verschrau­ bungsstellen der Meßvorrichtung 1 beziffert. Die Punkte 19 markieren die Angriffspunkte der beiden, jeder Meß­ vorrichtungshälfte zugeordneten Wegmeßgeräte 16.

Wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich, weisen die Meß­ zungen 2 und 3 eine Breite in Längserstreckungsrichtung der Meßvorrichtung 1 bzw. der Dichtung 5 auf, die einem Vielfachen ihrer Einstecktiefe zwischen Dichtung und Dicht­ fläche entspricht. Hierdurch läßt sich im Hinblick auf das Ziel der Realisierung einer möglichst geringen Meß­ dicke durch Ausbildung möglichst dünner Meßzungen eine noch hinreichende Stabilität und Verformungssteifigkeit der Meßzungen erreichen. Ferner kann durch dieses Ver­ hältnis von Breite und Einstecktiefe der Meßzungen die Anpreßkraft einer Dichtung bei einem einzigen, aus einem einmaligen Eintauchen in den Dichtungsspalt bestehenden Meßvorgang gleich über eine relativ lange Dichtungsstrecke überprüft werden.

Zur Überprüfung einer Dichtung, beispielsweise eines Kraft­ fahrzeug-Schiebedaches, wird die Meßvorrichtung 1 mit ihren Meßzungen in den Dichtungsspalt eingesetzt. Die auf die Meßzungen 2 und 3 einwirkende Anpreßkraft der Hohlkammer­ dichtung 5 bewirkt eine Annäherung beider Meßzungen ent­ gegen der Kraft der Blattfeder 11, welche Annäherung als Wegstrecke auf dem Wegmeßgerät 16 angezeigt wird.

Bei dem der Meßvorrichtung 1 zugrunde liegenden Meßprinzip handelt es sich um eine vergleichende Messung, d.h., daß der jeweils gemessene Anzeigewert als Istwert mit einem vorab ermittelten Sollwert verglichen wird. Dieser Soll­ wert kann beispielsweise bei wenigstens einem korrekt abdichtenden Schiebedach ermittelt worden sein, wobei gewisse Sollwert-Unter- bzw. Überschreitungen unter Um­ ständen durchaus noch tolerierbar sind. Bei Konstruktionen mit einstellbarer Anpreßkraft der eingebauten Dichtung ist es mit Hilfe der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung demnach möglich, durch Abgleich von Soll- und Istwert die Anpreß­ kraft der Dichtung auf die Dichtfläche exakt an die je­ weiligen Erfordernisse anzupassen.

Claims (1)

1. Meßvorrichtung zur Ermittlung der gegenseitigen Anpreßkraft zweier entlang eines Kontaktflächenpaares aneinander gepreß­ ter Teile, welche Meßvorrichtung zwei parallel ausgerichtete und in einem Abstand zueinander stehende, zwischen die Kon­ taktflächen einsetzbare Meßzungen aufweist, die über ein Federgelenk spielfrei miteinander verbunden sind und die entgegen der Kraft einer in der Meßvorrichtung integrierten, in der Kraftwirkung auf die zu messende Kraft abgestimmten Meßfeder durch die aneinandergepreßten Teile aufeinander zu bewegbar sind, ferner mit einem Wegmeßgerät in der Meßvor­ richtung, deren bewegliche Tastspitze an einem von einer der Meßzungen wegübersetzend mitbewegten Teil angreift, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

   • a) die zum Einstecken in einen Dichtspalt entsprechend dünn gestalteten Meßzungen (2, 3) sind aufgrund einer einem Vielfachen der Einstecktiefe entsprechen­ den Breite unter der Einwirkung der zu messenden Dichtungskraft stabil und verformungssteif ausge­ bildet;
   • b) die eine Meßzunge (2) ist unbeweglich von einem Stützkörper (10) gehalten, der seinerseits über einen starr mit ihm verbundenen großflächigen An­ schlag (13) an eines der angrenzenden Teile (4) unbeweglich und reproduziergenau in der Weise an­ legbar ist, daß die Meßzungen (2, 3) in definierter Einstecktiefe und Winkellage in den Dichtspalt ein­ steckbar sind;
   • c) die andere Meßzunge (3) ist von einer Halteleiste (8) getragen, die ihrerseits über das Federgelenk (9) be­ weglich am Stützkörper (10) angelenkt ist;
   • d) im Bereich zwischen Stützkörper (10) und Halteleiste (8) ist am Stützkörper (10) die als Blattfeder (11) ausgebildete Meßfeder einseitig eingespannt, auf der sich über eine justierbare Druckschraube (7) die Halteleiste (8) abstützt;
   • e) an dem über den Angriffspunkt der Druckschraube (7) hinaus wegübersetzend verlängertem Außenende der Blattfeder (11) greift das Wegmeßgerät (16) an (An­ griffspunkt 19).