DE102007046531B3

DE102007046531B3 - Abdichtvorrichtung zur Abdichtung zwischen einem Lenkgetriebegehäuse und einem Stirnwandblech einer Kraftfahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE102007046531B3
Application number: DE102007046531A
Authority: DE
Inventors: Daniel Helfert; Werner Sundheim
Original assignee: Wegu GmbH and Co KG
Current assignee: Wegu Leichtbausysteme De GmbH
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2027-09-29
Also published as: US8100412B2; CN101397026A; US20090085302A1; CN101397026B

Abstract

Bei einer Abdichtvorrichtung (1) zur Abdichtung zwischen einem Lenkgetriebegehäuse und einem Stirnwandblech einer Kraftfahrzeugkarosserie um eine Lenkzapfendurchführung herum, mit einem Basiskörper (2) zur Anbringung an dem Lenkgetriebegehäuse und mit einem sich von dem Basiskörper (2) weg erstreckenden ringförmigen Dichtkörper (3) aus einem Schaumstoff (16), dessen freies Ende zur Anlage an dem Stirnwandblech vorgesehen ist, ist der Schaumstoff (16) zur Ausbildung des Dichtkörpers (3) direkt an den Basiskörper (2) angeschäumt.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine Abdichtvorrichtung zur Abdichtung zwischen einem Lenkgetriebegehäuse und einem Stirnwandblech einer Kraftfahrzeugkarosserie um eine Lenkzapfendurchführung herum mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patent 1.
STAND DER TECHNIK
Eine Abdichtvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 ist aus der DE 10 2005 047 955 B3 bekannt. Hier ist der sich von dem Basiskörper weg erstreckende ringförmige Dichtkörper aus einem Schaumstoff an den Basiskörper aus hartem Kunststoff angeklebt. Das heißt, der Dichtkörper ist zunächst separat hergestellt worden. Dies erfolgt regelmäßig durch Ausstanzen des Dichtkörpers aus geschnittenen Platten aus in großem Volumen geschäumtem Schaumstoff. Die Funktion des Dichtkörpers besteht darin, statische und dynamische Toleranzen zwischen einem Lenkgetriebegehäuse und einem Stirnwandblech einer Kraftfahrzeugkarosserie zu überbrücken, um beispielsweise das Übertreten von Lärm, Feuchtigkeit oder in unerwünschter Weise temperierter oder verunreinigter Gase aus dem Motorraum in den Innenraum eines Kraftfahrzeugs zu verhindern. Neben den statischen Toleranzen aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten und den dynamischen Toleranzen, die durch Relativbewegungen zwischen dem Lenkgetriebegehäuse und dem Stirnwandblech im Betrieb eines Kraftfahrzeugs auftreten, werden an eine Abdichtvorrichtung, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, auch bei der so genannten Hochzeit zwischen dem Fahrwerk und der Kraftfahrzeugkarosserie, wobei das Lenkgetriebegehäuse mit der Abdichtvorrichtung zum Fahrwerk zählt, besondere Anforderungen gestellt. So wird angestrebt, dass sich der Dichtkörper der Abdichtvorrichtung nach ihrer Vormontage an dem Lenkgetriebegehäuse automatisch unter Aufbau einer Vorspannung an das Stirnwandblech anlegt, um die gewünschte Abdichtung zwischen dem Lenkgetriebegehäuse und dem Stirnwandblech zu erreichen. Da das Stirnwandblech gegenüber der Relativbewegungsrichtung zwischen dem Fahrwerk und der Kraftfahrzeugkarosserie unter einem spitzen Winkel geneigt ist, wird der Dichtkörper aus Schaumstoff bei der Hochzeit auf Schub beansprucht. Er darf sich hierbei nicht so verformen, dass er in dem Bereich eines für einen Lenkzapfen freizuhaltenden Lumens der Lenkzapfendurchführung eingreift. Um dies zu verhindern, ist es grundsätzlich bekannt, ein Loch in dem Dichtkörper zur Bereitstellung des Lumens für den Durchtritt des Lenkzapfens als Langloch auszubilden. Hieraus resultieren jedoch Schwierigkeiten beim dichten Anbinden des Dichtkörpers beispielsweise an ein den Lenkzapfen umschließendes Innenrohr des Basiskörpers. Auch grundsätzlich ist das Ankleben des Dichtkörpers an den Basiskörper ein mühsamer und damit kostspieliger Schritt der Herstellung der bekannten Abdichtvorrichtung. Ein gemäß der DE 10 2005 047 955 B3 zusätzlich vorgesehener Abdichtmantel aus Elastomerwerkstoff über dem Dichtkörper ist aus einem EPDM-Elastomerwerkstoff direkt an den Basiskörper aus Kunststoff angespritzt.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abdichtvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, die zwar kostengünstiger herstellbar ist, aber dennoch verglichen mit bekannten Abdichtvorrichtungen dieses Typs verbesserte Eigenschaften aufweist.
LÖSUNG
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Abdichtvorrrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der neuen Abdichtvorrichtung sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 13 beschrieben.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bei der neuen Abdichtvorrichtung ist der Schaumstoff zur Ausbildung des Dichtkörpers direkt an den Basiskörper angeschäumt. Das heißt, zur Ausbildung des Dichtkörpers wird der Basiskörper in ein Formwerkzeug eingebracht, das gegenüber den Basiskörpern eine Kavität aufweist, die die Form des Dichtkörpers definiert. In diese Kavität wird eine reaktive Mischung eingebracht, die zu einem Schaumstoff reagiert, der chemisch an den Basiskörper der Abdichtvorrichtung anbindet. Hierdurch wird der Dichtkörper automatisch dauerhaft mit dem Basiskörper verbunden und zwar in seiner idealen Relativpositionen zu dem Basiskörper. Dies gilt selbst bei schwierigen Geometrien. Bei dieser Art und Weise der Herstellung der Abdichtvorrichtung kann der Basiskörper an seiner Oberfläche, an die der Schaumstoff des Dichtkörpers anbinden soll, nach Bedarf chemisch und/oder thermisch vorbehandelt werden. Dies ist jedoch, falls dieser Schritt überhaupt erforderlich ist, mit geringem Aufwand verbunden. insbesondere können alle wesentlichen Schritte zur Herstellung der neuen Abdichtvorrichtung vollautomatisch implementiert werden, weil alle umzusetzenden Teile den formsteifen Basiskörper der Abdichtvorrichtung aufweisen, so dass sie problemlos maschinell umgesetzt werden können. und keine Stanzlinge aus Schaumstoff gehandhabt werden müssen.
Der Schaumstoff des Dichtkörpers der neuen Abdichtvorrichtung kann ein PUR-Schaum sein. PUR-Schäume, die zum Anschäumen an den Basiskörper der Abdichtvorrichtung geeignet sind, sind grundsätzlich verfügbar. PUR-Schäume können dabei zu günstigen Kosten in guter Qualität ausgebildet werden.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Dichtkörper der neuen Abdichtvorrichtung eine geschlossene Oberfläche aufweist, um das Eindringen von Flüssigkeiten und anderen Verunreinigungen in den Schaumstoff des Dichtkörpers zu verhindern. Es versteht sich, dass der Schaumstoff des Dichtkörpers, damit dieser seine Dichtfunktion erfüllen kann, grundsätzlich ein Schaumstoff mit möglichst geschlossenen Poren ist, die keine Durchströmung des Dichtkörpers zulassen. Die geschlossene Oberfläche des Dichtkörpers ist anders als bei Ausbildung des Dichtkörpers aus Stanzlingen aus Schaumstoff durch das direkte Anschäumen an den Basiskörper leicht bereitzustellen.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Schaumstoff ein Integralschaumstoff mit Schwarte ist.
Um zu verhindern, dass der Dichtkörper aufgrund seiner Schubbeanspruchung bei der Hochzeit zwischen Fahrwerk und Karosserie eines Kraftfahrzeugs in ein für den Durchtritt eines Lenkzapfens freizuhaltendes Lumen eintritt, kann ein Langloch in dem Dichtkörper dieses Lumen für den Lenkzapfen ausbilden, wobei die Hauptrichtung des Langlochs in der Ebene verläuft, die von der Lenkzapfendurchführung und der Richtung der Relativbewegung zwischen Fahrwerk und Karosserie bei der Hochzeit aufgespannt wird.
Wenn der Basiskörper der neuen Abdichtvorrichtung ein einen Lenkzapfen umschließendes Innenrohr aufweist, so ist ein Hohlraum des Basiskörpers, der außen an das Innenrohr anschließt und der an dem Ende des Basiskörpers, an welchem der Dichtkörper angeordnet ist, offen ist, zumindest teilweise von dem Schaumstoff des Dichtkörpers ausgefüllt. Hierdurch wird die Verbindungsfläche zwischen dem Dichtkörper und dem Basiskörper längs der Wandungen des Hohlraums vergrößert. Gleichzeitig erfolgt eine Verankerung des Dichtkörpers an dem Basiskörper, auch wenn hier normalerweise kein Formschluss vorliegt. Das größere Volumen des Dichtkörpers sorgt zudem für eine verbesserte Schalldämmung zwischen dem Motorraum und dem Innenraum des jeweiligen Kraftfahrzeugs.
Wenn der Hohlraum eine an seinem dem Dichtkörper gegenüberliegenden Ende angeordnete Öffnung aufweist, kann er beim Anschäumen des Dichtkörpers an den Basiskörper vollständig mit Schaumstoff ausgefüllt werden. Wenn er jedoch an seinem dem Dichtkörper gegenüberliegenden Ende geschlossen ist, wird er beim Anschäumen des Dichtkörpers nur teilweise von dem Schaumstoff ausgefüllt, bis die in dem Rest des Hohlraums eingeschlossene Gasblase einen Gegendruck gegen die Front des in den Hohlraum einschäumenden Schaumstoffs ausbildet, der ein weiteres Eindringen des Schaumstoffs in den Hohlraum stoppt.
Der Hohlraum in dem Basiskörper kann durch von dem Innenrohr des Basiskörpers abgehende Radialstege segmentiert sein, wobei diese Radialstege die Lage des Innenrohrs des Basiskörpers innerhalb des Basiskörpers fixieren. Der Schaumstoff kann dann in gleicher Weise jedes Segment des Hohlraums ganz oder teilweise ausfüllen.
An dem dem Dichtkörper gegenüberliegenden Ende des Basiskörpers kann eine Dichtlippe aus einem Elastomerwerkstoff an den Basiskörper angespritzt sein. Wenn der Basiskörper dabei aus formsteifen Kunststoff formgespritzt ist, was bei der neuen Abdichtvorrichtung grundsätzlich bevorzugt ist, kann die Dichtlippe an dem Basiskörper in so genannter 2K-Technologie ausgebildet sein.
In einer konkreten Ausführungsform der neuen Abdichtvorrichtung weist der Basiskörper an seinem Ende, an dem der Dichtkörper angeordnet ist, eine Stirnfläche auf, an der sich ein Teil des Dichtkörpers axial abstützt und deren Flächenschwerpunkt radial zu der Lenkzapfendurchführung versetzt ist. Typischerweise liegt dieser Versatz in einer Ebene, die bei der Hochzeit durch die Lenkzapfendurchführung und die Relativbewegung des Fahrwerks zu der Kraftfahrzeugkarosserie aufgespannt wird und zeigt dabei von der Lenkzapfendurchführung nach unten. So kann der Dichtkörper ein in dem Stirnwandblech vorgesehenes Langloch, dass das Durchtreten eines Lenkzapfens bei der Hochzeit erlaubt, vollständig von dem Dichtkörper abgedichtet werden.
Um die Stirnfläche gegenüber dem Rest des Abdichtkörpers in ihrer Lage zu stabilisieren, damit der Dichtkörper auf der Stirnfläche zuverlässig an das Stirnwandblech angedrückt wird, kann der Basiskörper von einem zylindermantelförmigen Gehäuseteil einseitig abgehende Radialstreben aufweisen, die die Stirnfläche von unterhalb abstützen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert und beschrieben.
1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der neuen Abdichtvorrichtung.
2 zeigt einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der neuen Abdichtvorrichtung; und
3 zeigt eine Draufsicht auf eine Stirnfläche eines Basiskörpers der Ausführungsform der Abdichtvorrichtung gemäß 2, ohne angeschäumten Dichtkörper.
FIGURENBESCHREIBUNG
Die in 1 gezeigte Abdichtvorrichtung 1 weist einen Basiskörper 2, einen daran angeschäumten Abdichtkörper 3 und eine daran angespritzte Dichtlippe 4 auf. Der Basiskörper 2 ist aus hartem, formsteifen Kunststoff formgespritzt. Er umfasst ein Innenrohr 5, das zentrisch innerhalb eines zylindermantelförmigen Gehäuseteils 6 geführt ist, wobei zwischen dem Innenrohr und dem Gehäuseteil 6 ein Hohlraum 7 ausgebildet ist, der an dem hier oberen Ende des Basiskörpers 2 vollständig offen ist und an dem gegenüberliegenden, hier untenliegenden Ende des Basiskörpers 2 bis auf Entlüftungsöffnungen 8 verschlossen ist. Weiterhin weist der Basiskörper 2 einen Kragen 9 mit daran angeformten Rasthaken 10 auf, um den Basiskörper 2 an einem Lenkgetriebegehäuse zu verrasten, wobei die umlaufende Dichtlippe 4 für eine Abdichtung im Übergang zwischen dem Lenkgetriebegehäuse und dem Basiskörper 2 sorgt. Die in 1 eingezeichnete Achse 11 ist die Rohrachse des Innenrohrs 5 und die Drehachse eines bei Verwendung der Abdichtvorrichtung 1 durch sie hindurch tretenden Lenkzapfens. Auf einer Seite der Achse 11 gehen von dem zylindermantelförmigen Gehäuseteil 6 Radialstreben 12 ab, die eine schwerpunktmäßig auf dieser Seite der Achse 11 angeordnete Stirnfläche 13 an dem in 1 oben angeordneten Ende des Basiskörpers 2 von unten abstützen. Der Abdichtkörper 3 ist an die Stirnfläche 13 und die den Hohlraum 7 begrenzenden Flächen des Basiskörpers 2 angeschäumt und weist nach außen eine geschlossene Oberfläche 14 auf. An das Innenrohr 5 des Basiskörpers 2 schließt ein Langloch 15 in dem Abdichtkörper 3 an, wobei dessen Hauptachse in der Zeichenebene von 1 senkrecht zu der Achse 11 verläuft. Dass ein Schaumstoff 16, der zur Ausbildung des Abdichtkörpers 3 an den Basiskörper 2 angeschäumt wurde, den gesamten Hohlraum 7 ausfüllt, ist nur aufgrund der Entlüftungsöffnungen 8 möglich, die ein Entweichen eines zuvor in dem Hohlraum 7 befindlichen Gases vor dem eintretenden Schaumstoff 16 ermöglichen. Der Schaumstoff 16 ist an alle angrenzenden Oberflächen des Basiskörpers 2 chemisch angebunden.
Die Ausführungsform der Abdichtvorrichtung 1 gemäß 2 unterscheidet sich von derjenigen gemäß 1 durch das Fehlen der Entlüftungsöffnungen 8 am hier unteren Ende des Basiskörpers 2. Entsprechend ist der Hohlraum 7 an diesem Ende des Basiskörpers 2 geschlossen. So konnte der Schaumstoff 16 des Abdichtkörpers 3 den Hohlraum 7 nicht vollständig ausfüllen, sondern nur bis in dem freibleibenden Teil des Hohlraums 7 ein so großer Gegendruck aufgebaut war, dass er einem weiteren Eindringen des Schaumstoffs 16 in den Hohlraum 7 entgegenstand.
Die Ansicht des Basiskörpers 2 der Abdichtvorrichtung 1 gemäß 2 in 3 mit Blickrichtung längs der Achse 11 auf die Stirnfläche 13 zeigt, dass der Hohlraum 7 durch Radialstreben 17 in drei Segmente 18 segmentiert ist. Die Radialstreben 17 definieren die Lage des Innenrohrs 5 innerhalb des zylindermantelförmigen Gehäuseteils 6. Sie bilden darüber hinaus zusätzliche Anbindungsflächen für den Schaumstoff des hier nicht dargestellten Abdichtkörpers aus. Die Stirnfläche 13 ist von unterhalb durch insgesamt 3 Radialstreben abgestützt, die von dem zylindermantelförmigen Gehäuseteil 6 abgehen. Mit einem schmalen Bereich 19 erstreckt sich die Stirnfläche 13 ringförmig um den Hohlraum 7 herum. Außen um die Stirnfläche 13 verläuft ein gegenüber der Stirnfläche 13 leicht erhöhter Rand 20. Dieser dient hier mehr zur Formstabilisierung der Stirnfläche 13 als zum Führen des Abdichtkörpers. Der Abdichtkörper hat seine Relativposition gegenüber dem Basiskörper 2 durch das Formwerkzeug erhalt, in dem sein Schaumstoff an den Basiskörper 2 angeschäumt wurde.

1: Abdichtvorrichtung
2: Basiskörper
3: Abdichtkörper
4: Dichtlippe
5: Innenrohr
6: Gehäuseteil
7: Hohlraum
8: Entlüftungsöffnung
9: Kragen
10: Rasthaken
11: Achse
12: Radialstrebe
13: Stirnfläche
14: Oberfläche
15: Langloch
16: Schaumstoff
17: Radialsteg
18: Segment
19: Bereich
20: Rand

Claims

Abdichtvorrichtung zur Abdichtung zwischen einem Lenkgetriebegehäuse und einem Stirnwandblech einer Kraftfahrzeugkarosserie um eine Lenkzapfendurchführung herum, mit einem Basiskörper zur Anbringung an dem Lenkgetriebegehäuse und mit einem sich von dem Basiskörper weg erstreckenden ringförmigen Dichtkörper aus einem Schaumstoff, dessen freies Ende zur Anlage an dem Stirnwandblech vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoff (16) zur Ausbildung des Dichtkörpers (3) direkt an den Basiskörper (2) angeschäumt ist.
Abdichtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoff (16) ein PUR-Schaum ist.
Abdichtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (3) eine geschlossene Oberfläche (14) aufweist.
Abdichtvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoff (16) ein Integralschaum mit Schwarte ist.
Abdichtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Langloch (15) in dem Dichtkörper (3) ein Lumen für den Durchtritt eines Lenkzapfens ausbildet.
Abdichtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlraum (7) des Basiskörpers (2), der außen an ein einen Lenkzapfen umschließendes Innenrohr (5) des Basiskörpers (2) anschließt und an dem Ende des Basiskörpers (2), an welchem der Dichtkörper (3) angeordnet ist, offen ist, zumindest teilweise von dem Schaumstoff (16) ausgefüllt ist.
Abdichtvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (7) mindestens eine an seinem dem Dichtkörper (3) gegenüberliegenden Ende angeordnete Entlüftungsöffnung (8) aufweist und vollständig von dem Schaumstoff ausgefüllt ist.
Abdichtvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (7) an seinem dem Dichtkörper (3) gegenüberliegenden Ende geschlossen ist und nur teilweise von dem Schaumstoff (16) ausgefüllt ist.
Abdichtvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (7) durch von dem Innenrohr (5) des Basiskörpers (2) abgehende Radialstege (17) segmentiert ist.
Abdichtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dem Dichtkörper (3) gegenüberliegenden Ende des Basiskörpers (2) eine Dichtlippe (4) aus einem Elastomerwerkstoff an den Basiskörper (2) angespritzt ist
Abdichtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper (2) aus formsteifem Kunststoff formgespritzt ist.
Abdichtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper (2) an seinem Ende, an dem der Dichtkörper (3) angeordnet ist, eine Stirnfläche (13) aufweist, an der sich ein Teil des Dichtkörpers (3) axial abstützt und deren Flächenschwerpunkt radial zu der Lenkzapfendurchführung versetzt ist.
Abdichtvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper (2) von einem zylindermantelförmigen Gehäuseteil (6) einseitig abgehende Radialstreben (12) aufweist, die die Stirnfläche (13) von unterhalb abstützen.