-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die Erfindung betrifft allgemein eine Dichtungsbaugruppe und insbesondere eine Dichtungsbaugruppe zur Abdichtung um eine Lenkwelle zwischen einem Ritzelgehäuse eines Lenkgetriebes und einer Motorraumtrennwand eines Fahrzeugs.
-
HINTERGRUND
-
Eine Lenkwelle verbindet ein Lenkgetriebe mit einem Lenkrad eines Fahrzeugs. Das Lenkrad ist in einem Fahrgastraum des Fahrzeugs angeordnet. Das Lenkgetriebe ist in einem Motorraum des Fahrzeugs angeordnet. Eine Trennwand (trennt den Fahrgastraum von dem Motorraum. Demgemäß muss die Lenkwelle durch die Trennwand zur Verbindung des Lenkrades mit dem Lenkgetriebe verlaufen. Die Trennwand ist mit einer Öffnung versehen, um einen Durchgang der Lenkwelle durch die Trennwand zu ermöglichen. Eine Staubabdeckung oder Dichtungsbaugruppe ist um die Lenkwelle angeordnet, um die Öffnung in der Trennwand abzudichten. Die Dichtung dient dazu, einen Eintritt von Wasser, Geräusch, Staub, Luft und Schmutz in den Fahrgastraum durch die Öffnung in der Trennwand zu verhindern.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Es ist eine Dichtungsbaugruppe zur Abdichtung um eine Lenkwelle eines Fahrzeugs vorgesehen. Die Dichtungsbaugruppe weist einen ersten Federabschnitt und einen zweiten Federabschnitt auf. Der erste Federabschnitt erstreckt sich entlang einer zentralen Achse zwischen einem unteren axialen Ende und einem oberen axialen Ende. Das untere axiale Ende des ersten Federabschnitts ist zur Abdichtung gegen einen starren Aufbau konfiguriert. Eine Platte ist an dem oberen axialen Ende des ersten Federabschnitts befestigt. Der zweite Federabschnitt erstreckt sich entlang der Zentralachse zwischen einem ersten axialen Ende und einem zweiten axialen Ende. Die Platte ist an dem ersten axialen Ende des zweiten Federabschnitts befestigt. Das zweite axiale Ende des zweiten Federabschnitts ist zur Abdichtung gegen eine Trennwand des Fahrzeugs konfiguriert. Jeder von dem ersten Federabschnitt und dem zweiten Federabschnitt weist eine Druckfeder auf. Der erste Federabschnitt definiert eine erste Federkonstante und der zweite Federabschnitt definiert eine zweite Federkonstante. Die erste Federkonstante ist größer als die zweite Federkonstante. Der erste Federabschnitt weist einen ersten Permanentverformungswert auf, und der zweite Federabschnitt weist einen zweiten Permanentverformungswert auf. Der erste Permanentverformungswert ist kleiner als der zweite Permanentverformungswert.
-
Demgemäß sind der erste Federabschnitt und der zweite Federabschnitt in Reihe ausgerichtet, wobei die Platte, die dazwischen angeordnet ist, Federkräfte zwischen dem ersten Federabschnitt und dem zweiten Federabschnitt überträgt. Der zweite Federabschnitt dichtet gegen eine Trennwand eines Fahrzeugs um eine Öffnung in der Trennwand ab, wodurch ein Durchgang einer Lenkwelle durch die Trennwand ermöglicht wird. Die Dichtungsbaugruppe wird zwischen der Trennwand und einem starren Aufbau, wie einem Ritzelgehäuse eines Lenkgetriebes komprimiert. Der erste Federabschnitt, der eine höhere Federkonstante aufweist, dient dazu, den zweiten Federabschnitt, der eine geringere Federkonstante aufweist, über eine größere Fläche zu komprimieren. Dies erlaubt eine Abdichtung des zweiten Federabschnitts gegen eine größere Fläche als der erste Federabschnitt und sieht eine größere Freiheit bei der Aufnahme von Bauvariationen vor, während eine Qualitätsdichtung um die Öffnung in der Trennwand beibehalten wird.
-
Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Moden zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine schematische perspektivische Schnittansicht einer Dichtungsbaugruppe.
-
2 ist eine schematische Schnittansicht der Dichtungsbaugruppe.
-
3 ist eine schematische Draufsicht der Dichtungsbaugruppe.
-
4 ist eine schematische perspektivische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Dichtungsbaugruppe.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Der Fachmann erkennt, dass Begriffe, wie ”über”, ”unter”, ”aufwärts”, ”abwärts”, ”oben”, ”unten”, etc. beschreibend für die Figuren verwendet sind und keine Beschränkungen hinsichtlich des Schutzumfangs der Erfindung darstellen, wie in den angefügten Ansprüchen definiert ist. Ferner kann die Erfindung in Bezug auf funktionale und/oder logische Blockkomponenten und/oder verschiedene Prozessschritte beschrieben sein. Es sei zu verstehen, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmwarekomponenten bestehen können, die derart konfiguriert sind, die festgelegten Funktionen auszuführen.
-
Bezug nehmend auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten gleiche Teile bezeichnen, ist eine Dichtungsbaugruppe allgemein mit 20 gezeigt. Bezug nehmend auf die 1 und 2 dichtet die Dichtungsbaugruppe 20 um eine Lenkwelle 22 zwischen einer Trennwand 24 eines Fahrzeugs und einem starren Aufbau 26 ab, wie beispielsweise, jedoch nicht darauf beschränkt, einem Ritzelgehäuse eines Lenkgetriebes. Eine Trennwand 24 des Fahrzeugs definiert eine Öffnung 28, durch die sich die Lenkwelle 22 erstreckt. Die Dichtungsbaugruppe 20 dichtet die Öffnung 28 ab, um einen Durchgang von Wasser, Schmutz, Luft, Staub, Dreck und Geräusch von einem Motorraum 30 des Fahrzeugs durch die Öffnung 28 in der Trennwand 24 und in den Fahrgastraum 32 des Fahrzeugs zu verhindern.
-
Die Dichtungsbaugruppe 20 weist einen ersten Federabschnitt 34, einen zweiten Federabschnitt 36 und eine Platte 38 auf, die zwischen dem ersten Federabschnitt 34 und dem zweiten Federabschnitt 36 angeordnet ist und diese verbindet. Jeder des ersten Federabschnitts 34 und des zweiten Federabschnitts 36 weist eine Druckfeder auf und/oder sind so ausgebildet, eine Druckfeder zu definieren oder zu erzeugen. Es sei angemerkt, dass Druckfedern so ausgelegt sind, unter einer Kompressionslast 40 zu arbeiten, wie allgemein in 2 durch einen Kraftpfeil 40 angegeben ist. Die Druckfedern werden kürzer, wenn die Kompressionslast 40 aufgebracht wird, wobei eine Federkraft, die durch die Druckfeder erzeugt ist, der Kompressionslast 40 und der Kompression der Feder entgegenwirkt. Die erste Druckfeder und die zweite Druckfeder werden zwischen der Trennwand 24 und dem starren Aufbau 26 komprimiert.
-
Der erste Federabschnitt 34 erstreckt sich entlang einer Zentralachse 42 zwischen einem unteren axialen Ende 44 und einem oberen axialen Ende 46. Der zweite Federabschnitt 36 erstreckt sich entlang der Zentralachse 42 zwischen einem ersten axialen Ende 48 und einem zweiten axialen Ende 50. Bevorzugt sind jeder des ersten Federabschnitts 34 und des zweiten Federabschnitts 36 mit einem planaren Abschnitt 52 der Platte 38 durch einen Klebstoff oder irgendein anderes Verbindungsmittel verbunden. Die Platte 38 ist an dem oberen axialen Ende 46 des ersten Federabschnitts 34 befestigt und an dem ersten axialen Ende 48 des zweiten Federabschnitts 36 befestigt. Die Platte 38 dient dazu, axiale Kräfte, die entlang der Zentralachse 42 gerichtet sind, zwischen dem ersten Federabschnitt 34 und dem zweiten Federabschnitt 36 zu übertragen.
-
Das untere axiale Ende 44 des ersten Federabschnitts 34 ist zur Abdichtung gegen den starren Aufbau 26 konfiguriert. Das zweite axiale Ende 50 des zweiten Federabschnitts 36 ist zur Abdichtung gegen die Trennwand 24 konfiguriert. Die Dichtungsbaugruppe 20 wird zwischen der Trennwand 24 und dem starren Aufbau 26 komprimiert, wodurch die Kompressionslast 40 auf die Dichtungsbaugruppe 20 ausgeübt wird, gegen die sowohl der erste Federabschnitt 34 als auch der zweite Federabschnitt 36 reagieren.
-
Wie oben angemerkt ist, weist die Platte 38 einen planaren Abschnitt 52 auf. Der planare Abschnitt 52 ist quer zu der Zentralachse 42 angeordnet und definiert einen kreisförmigen Ring, der sich um die Zentralachse 42 erstreckt und diese umschreibt. Die Platte 38 weist ferner einen zylindrischen Abschnitt 54 auf, der sich entlang der Zentralachse 42 erstreckt. Der zylindrische Abschnitt 54 ist im Wesentlichen rechtwinklig zu dem planaren Abschnitt 52 und erstreckt sich um die Zentralachse 42 und umschreibt diese. Der erste Federabschnitt 34 ist zumindest teilweise radial außerhalb des zylindrischen Abschnitts 54 der Platte 38 relativ zu der Zentralachse 42 und benachbart dem oberen axialen Ende 46 des ersten Federabschnitts 34 angeordnet. Demgemäß stützt der zylindrische Abschnitt 54 radial zumindest einen Abschnitt des ersten Federabschnitts 34.
-
Der erste Federabschnitt 34 weist zumindest eine ringförmige Akkordeonstruktur 56 auf, die zwischen dem unteren axialen Ende 44 und dem oberen axialen Ende 46 des ersten Federabschnitts 34 angeordnet ist. Die Akkordeonstruktur 56 kann als ein Faltenbalg oder irgendein anderer ähnlicher Aufbau beschrieben sein. Die Kompression der Akkordeonstruktur 56 unter der Kompressionslast 40 erzeugt die Federkraft des ersten Federabschnitts 34, die auf den zweiten Federabschnitt 36 über die Platte 38 ausgeübt wird.
-
Wie in 2 gezeigt ist, definiert der zweite Federabschnitt 36 einen planaren kreisringförmigen Ring, der sich um die Zentralachse 42 erstreckt und diese umschreibt. Der zweite Federabschnitt 36 weist eine nicht komprimierte Breite 58, die quer zu der Zentralachse 42 gemessen ist, und eine nicht komprimierte Höhe 60 auf, die im Wesentlichen parallel zu der Zentralachse 42 gemessen ist. Es sei angemerkt, dass die Breite 58 und die Höhe 60 des zweiten Federabschnitts 36 unter der Kompressionsbelastung 40 variieren, wenn der zweite Federabschnitt 36 komprimiert wird.
-
Bezug nehmend auf 3 definiert das obere axiale Ende 46 des ersten Federabschnitts 34 eine erste Kontaktoberfläche 62, die eine erste Fläche 64 besitzt, wenn sie mit der Kompressionslast 40 komprimiert ist. Die erste Fläche ist die Umfangsfläche der ersten Kontaktoberfläche 62, gemessen im Wesentlichen rechtwinklig zu der Zentralachse 42. Das zweite axiale Ende 50 des zweiten Federabschnitts 36 definiert eine zweite Kontaktoberfläche 66, die eine zweite Fläche 68 besitzt, wenn sie mit der Kompressionslast 40 komprimiert ist. Die zweite Fläche 68 ist die Umfangsfläche der zweiten Kontaktoberfläche 66, gemessen im Wesentlichen rechtwinklig zu der Zentralachse 42. Die zweite Fläche 68 der zweiten Kontaktoberfläche 66 ist größer als die erste Fläche 64 der ersten Kontaktoberfläche 62. Demgemäß breitet die zweite Kontaktoberfläche 66 die Kompressionslast 40 über eine größere Fläche aus, als die erste Kontaktoberfläche 62. Der erste Federabschnitt 34 und der zweite Federabschnitt 36 sind in Reihe angeordnet und verwenden die Platte 38 zur Übertragung der Kompressionslast 40 von der kleineren ersten Fläche 64 der ersten Kontaktoberfläche 62 auf die größere zweite Fläche 68 der zweiten Kontaktoberfläche 66. Die größere zweite Fläche 68 der zweiten Kontaktoberfläche 66 nimmt Variationen in der Anordnung der Öffnung 28 in der Trennwand 24 aufgrund einer Zusammenbauabweichung auf.
-
Der erste Federabschnitt 34 kann ein Gummimaterial aufweisen und aus diesem hergestellt sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Bevorzugt kann das Material, das zur Herstellung des ersten Federabschnitts 34 verwendet wird, einen Shore A Durometer von größer als 40 als nicht beschränkendes Beispiel aufweisen. Der zweite Federabschnitt 36 kann ein Gummimaterial oder ein Schaummaterial, ist jedoch nicht darauf beschränkt, aufweisen oder aus einem Gummimaterial oder einem Schaummaterial hergestellt sein. Das Material, das zur Herstellung des zweiten Federabschnitts 36 verwendet ist, kann einen Shore A Durometer von kleiner als 20 als ein nicht beschränkendes Beispiel aufweisen.
-
Der erste Federabschnitt 34 definiert eine erste Federkonstante, und der zweite Federabschnitt 36 definiert eine zweite Federkonstante. Wie bekannt ist, ist die Federkonstante als die Kraft definiert, die auf die Feder angelegt ist, geteilt durch die Distanz, die sich die Feder von ihrer ursprünglichen freien Länge bewegt, d. h. unkomprimierte Länge. Die erste Federkonstante des ersten Federabschnitts 34 ist größer als die zweite Federkonstante des zweiten Federabschnitts 36. Bevorzugt liegt bei einem nicht beschränkenden Beispiel die erste Federkonstante im Bereich von 30 N/mm und 50 N/mm, und die zweite Federkonstante ist kleiner als 1,0 N/mm. Es sei jedoch angemerkt, dass die erste Federkonstante und die zweite Federkonstante von den hier vorgesehenen beispielhaften Bereichen abweichen können.
-
Eine Permanentverformung tritt auf, wenn eine Feder über ihre elastischen Eigenschaften hinaus ausgelenkt wird und nicht in ihre ursprüngliche freie Länge zurückkehrt. Aufgrund der physikalischen Eigenschaften des ersten Federabschnitts 34 und des zweiten Federabschnitts 36 wird jede Permanentverformung, die in dem zweiten Federabschnitt 36 auftritt, durch den ersten Federabschnitt 34 aufgezehrt, d. h. kompensiert. Somit wird jeglicher Elastizitätsverlust in dem zweiten Federabschnitt 36 durch den ersten Federabschnitt 34 kompensiert.
-
Bezug nehmend auf 4 ist eine zweite Ausführungsform der Dichtungsbaugruppe allgemein mit 80 gezeigt. Die Dichtungsbaugruppe 80 ist in einem nicht komprimierten Zustand gezeigt, d. h. ohne dass eine Kompressionslast 40 angelegt ist. Die Dichtungsbaugruppe 80 arbeitet auf dieselbe Weise wie die Dichtungsbaugruppe 20, die in den 1 und 2 gezeigt ist. Die Dichtungsbaugruppe 80 unterscheidet sich von der Dichtungsbaugruppe 20 darin, dass die Platte 38 überformt ist, wie mit einem Gummi oder ähnlichem Material. Der erste Federabschnitt 34 ist unter der Platte 38 bei Betrachtung auf der Seite von 4 angeordnet, und der zweite Federabschnitt 36 ist über der Platte 38 bei Betrachtung auf der Seite von 4 angeordnet. Der erste Federabschnitt 34 der Dichtungsbaugruppe 80 kann eine höhere Steifigkeit als der zweite Federabschnitt 36 der Dichtungsbaugruppe 80 aufweisen. Jedoch wird jede Permanentverformung, die in dem zweiten Federabschnitt 36 auftritt, immer noch von dem ersten Federabschnitt 34 aufgezehrt, d. h. kompensiert.
-
Die detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Erfindung, jedoch ist der Schutzumfang der Erfindung ausschließlich durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Moden und anderen Ausführungsformen zur Ausführung der beanspruchten Erfindung detailliert beschrieben worden sind, sind verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der in den angefügten Ansprüchen definierten Erfindung vorhanden.
