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Die Erfindung betrifft ein Dichtelement, insbesondere für Fahrzeugkarosserien und ein Verfahren zur Abdichtung einer Fahrzeugkarosserie.
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Dichtungen in Fahrzeugkarosserien werden nach dem Stand der Technik verklebt oder mittels zusätzlicher Bauelemente, beispielsweise Clips befestigt. Nachteilig daran ist ein hoher Fertigungsaufwand einhergehend mit hohen Kosten.
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Zudem stellen die verwendeten Zusatzelemente häufig eine Schwachstelle der Dichtverbindung dar, da ein Versagen der Verklebung oder eines Befestigungselementes einem Versagen der Dichtung gleich kommt.
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In der
DE 198 09 537 A1 wird ein Verfahren zum Herstellen eines auf einer Unterlage angeordneten Befestigungselementes vorgeschlagen. An diesem Befestigungselement kann unter anderem über Hinterschneidungen formschlüssig ein Dichtungsprofil befestigt werden. Das Befestigungselement weist dabei beispielsweise eine Pilzform auf, mit der es in ein entsprechendes Gegenstück zur Befestigung einrastbar ist. Auch wenn die Montage der Dichtung in einem Arbeitsschritt erfolgen kann, ist nachteilig, dass ein hoher Fertigungsaufwand für das Befestigungselement und dessen Verbindung mit dem Dichtungsprofil notwendig ist.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde ein Dichtelement vorzuschlagen, das besonders einfach und kostengünstig in Herstellung und Montage ist. Gleichfalls Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Abdichtung einer Fahrzeugkarosserie vorzuschlagen, das einfach und effizient durchführbar ist.
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Das erfindungsgemäße Dichtelement kann zur Abdichtung einer Fuge eingesetzt. Die Fuge kann dabei beispielsweise Teil einer Fahrzeugkarosserie sein, beispielsweise zwischen Schweller und Karosserie oder auch zwischen geschlossener Tür und Karosserie. Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Abdichtung einer oder mehrerer Fugen einer Fahrzeugkarosserie und/oder angrenzender Bauteile geeignet.
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Das erfindungsgemäße Dichtelement weist mindestens eine Rastgeometrie auf. Das Dichtelement ist dabei derart ausgestaltet, dass diese nur durch ihre eigene Elastizität mit mindestens einer unelastischen Aufnahme eines Verbindungsbauteils verrastbar ist. Die mindestens eine Rastgeometrie der Dichtelement geht also mit der mindestens einen unelastischen Aufnahme eines Verbindungsbauteils eine formschlüssige Verbindung ein.
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Die Ausgestaltung des Dichtelements um eine Verrastung nur aufgrund ihrer Elastizität mit einer unelastischen Aufnahme zu gewährleisten kann dabei unter anderem in ihrer Wandstärke um die mindestens eine Rastgeometrie oder der Wandstärke der mindestens einen Rastgeometrie selbst, in der Materialauswahl oder auch in der Auswahl der Geometrie der mindestens einen Rastgeometrie bestehen.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung liegt eine Rastgeometrie des Dichtelements an einer unelastischen Aufnahme weitestgehend fugenfrei an. Vorteilhaft kann so ein fester Sitz des Dichtelements und damit eine gute Dichtwirkung gewährleistet werden.
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Die mindestens eine unelastische Aufnahme ist dabei an einem mindestens einem Verbindungsbauteil angeordnet, das in unmittelbarer Nähe der zu dichtenden Fuge befindlich ist. Sollten mehrere unelastische Aufnahmen für mehrere Rastgeometrien des Dichtelements vorhanden sein, können diese auch an verschiedenen Verbindungsbauteilen angeordnet sein.
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Durch die Verrastung des Dichtelements wird mindestens eine Dichtfläche des Dichtelements auf mindestens eine korrespondierend angeordnete Dichtfläche des Verbindungsbauteils dichtend angedrückt. Beim Vorhandensein mehrerer Dichtflächen können diese auch an verschiedenen benachbart angeordneten Verbindungsbauteilen, aber auch an benachbarten Bauteilen ohne unelastische Aufnahme angeordnet sein.
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Die konkrete Anzahl der Verrastungen von Dichtelement und unelastischer Aufnahme hängt von der konkreten Anwendung ab. So kann es vorteilhaft sein, wenn das Dichtelement beidseitig der zu dichtenden Fuge jeweils eine Rastgeometrie ausgebildet hat, mit korrespondierenden unelastischen Aufnahmen, da die Dichtwirkung und der Sitz des Dichtelements so besonders gut sind.
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Die unelastische Aufnahme ist dabei als geometrisches Gegenstück der Rastgeometrie des Dichtelements ausgestaltet, so dass die Rastgeometrie der Dichtelement auf oder in der unelastischen Aufnahme verrasten kann.
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Die unelastische Aufnahme ist bevorzugt in unmittelbarer Nähe der zu dichtenden Fuge angeordnet, so dass die Dichtelement die Fuge überdeckt und diese dichtet. In einer bevorzugten Ausgestaltung kann das Dichtelement auch derart ausgestaltet sein, dass das Dichtelement zumindest teilweise in die zu dichtende Fuge eingreift, um vorteilhaft die Dichtwirkung zu erhöhen.
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In einer alternativen Ausgestaltung kann die zu dichtende Fuge auch die unelastische Aufnahme selbst sein. Dies ist vorteilhaft besonders effizient.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist eine Dichtfläche derart in unmittelbarer Nähe der Rastgeometrie beziehungsweise der unelastischen Aufnahme angeordnet, dass die unelastische Aufnahme das Dichtelement gegen eine korrespondierend angeordnete Dichtfläche eines benachbart angeordneten Bauteils drückt. Vorteilhaft kann die Dichtwirkung so deutlich verbessert werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des Dichtelements hat die Rastgeometrie Hinterschneidungen. Beim Auf- oder Einsetzen des Dichtelements werden diese Hinterschneidungen dann durch die Elastizität des Dichtelements kompensiert bis das Dichtelement fest auf der Aufnahme in ihrer Endposition sitzt. In dieser Endposition ist das Dichtelement bevorzugt weitestgehend spannungsfrei, da so vorteilhaft eine lange Haltbarkeit des Dichtelements gewährleistet werden kann. Vorteilhaft kann durch die Hinterschneidungen der Rastgeometrie eine besonders feste Verrastung des Dichtelements auf der unelastischen Aufnahme erreicht werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung besteht das Dichtelement aus einem einzelnen Materialstrang. Vorteilhaft ist so die Herstellung des Dichtelements besonders einfach und kostengünstig. Zudem ist diese Ausgestaltung vorteilhaft für die Haltbarkeit des Dichtelements.
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In einer alternativen Ausgestaltung kann das Dichtelement auch aus mehreren verbundenen Materialsträngen bestehen. Vorteilhaft können so spezielle Eigenschaften in verschiedenen Querschnittsbereichen des Dichtelements realisiert werden. Die Verbindung der Materialstränge kann dabei mittels aus dem Stand der Technik bekannter Verfahren erfolgen, beispielsweise mittels verschweißen oder verkleben.
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Weiterhin bevorzugt wurde das Dichtelement mittels eines Extrusionsverfahrens hergestellt. Dieses ist vorteilhaft kostengünstig, schnell und einfach auf verschiedenste Querschnittsgeometrien anpassbar, da lediglich die Extrudierdüse angepasst werden muss.
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Die Auswahl der konkreten Rastgeometrie ist dabei von verschiedenen Faktoren abhängig, insbesondere von der Belastung des Dichtelements, dem Material des Dichtelements, der Wandstärke des Dichtelements, dem verfügbaren Bauraum für die Ausbildung der Rastgeometrie, der Zugänglichkeit des Dichtelements an seinem Einbauort, der Größe und Lage der zu dichtenden Fuge. Der Fachmann kann durch Kenntnis der obigen Faktoren problemlos eine funktionale Rastgeometrie auswählen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung hat das Rastprofil eine Pilzform. Vorteilhaft ist durch die Rundung des Pilzkopfes das Dichtelement gut auf oder in die unelastische Aufnahme ein- oder aufschiebbar, wobei das Umschließen des Pilzkopfes mit der flachen Unterseite des Pilzkopfes einen festen Sitz gewährleistet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Dichtelements ist das Rastprofil hakenförmig ausgebildet. Die unelastische Aufnahme und das Fugenprofil können hierfür beispielsweise korrespondierende schräge Bereich aufweisen, die sich beim Auf- oder Einsetzen des Dichtelements auf oder in die unelastische Aufnahme ineinander verhaken. Vorteilhaft kann so eine besonders feste Verrastung erreicht werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umschließt das Dichtelement die unelastische Aufnahme. Beim Auf- oder Einsetzen des Dichtelements auf oder in die unelastische Aufnahmeorteilhaft kann so ein sehr fester Sitz des Dichtelements auf der Aufnahme bei gleichzeitiger langer Haltbarkeit gewährleistet werden. Zudem kann ein defektes Dichtelement bei dieser Ausgestaltung besonders einfach entfernt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die unelastische Aufnahme eine Öffnung oder Ausnahme in der eine auskragende Rastgeometrie des Dichtelements zumindest teilweise eingreift und verrastet. Vorteilhaft können so Dichtelemente mit geringen Querschnittsflächen realisiert werden.
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In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung weist das Dichtelement zumindest teilweise einen Hohlraum auf. Besonders bevorzugt liegt der Hohlraum im Bereich der Dichtfläche. Vorteilhaft kann so die elastische Anlage des Dichtelements an der Dichtfläche verbessert werden. Zudem ermöglicht diese Ausgestaltung besonders vorteilhaft auch die Abdichtung eines anliegenden Bauteils, beispielsweise einer Fahrzeugtür.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Dichtelement eine Dichtlippe im Bereich der Dichtfläche auf. Auch so kann vorteilhaft die Dichtwirkung verbessert werden.
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Als Material des Dichtelements sind alle aus dem Stand der Technik bekannte elastische Dichtmaterialien einsetzbar. Besonders bevorzugt sind dabei Elastomere und thermoplastische Elastomere, beispielsweise EPDM, TPE, TPV Materialien.
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In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung des Dichtelements weist die Rastgeometrie ein Fixierelement auf. Das Fixierelement ist dabei beispielsweise ein auskragender Fixier-Pin der eine formschlüssige Verbindung mit einer korrespondierenden Aufnahme im Verbindungsbauteil herstellt und so vorteilhaft eine Verschiebung in Fugenrichtung zwischen unelastischer Aufnahme und Dichtelement verhindert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Abdichtung einer Karosserie eines Fahrzeuges, ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:
- In einem Schritt erfolgt die Bereitstellung eines oben beschriebenen Dichtelements. Bevorzugt erfolgt die Herstellung des Dichtelements dabei mittels eines Extrusionsverfahrens.
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In einem anderen Verfahrensschritt erfolgt die Ausbildung mindestens einer unelastischen Aufnahme am Verbindungsbauteil (z. B. eines Kunststoffschwellers eines Fahrzeuges). Die unelastische Aufnahme korrespondiert dabei mit der mindestens einen Rastgeometrie des Dichtelements in einem Bereich neben der Fuge. Sollten mehrere unelastische Aufnahmen und mehrere Rastgeometrien vorhanden sein, sollten diese paarweise korrespondieren.
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In einem Verfahrensschritt erfolgt das Auf- oder Eindrücken der Rastgeometrie des Dichtelements in oder auf die unelastische Aufnahme. Hierbei können Schmiermittel zur Erleichterung des Ein- oder Aufdrückens zum Einsatz kommen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht vorteilhaft eine schnelle und kostengünstige Abdichtung von Karosseriefugen und eignet sich hervorragend für Großserienproduktionen. Nicht zuletzt können erfindungsgemäße Dichtelemente, die mittels des Verfahrens eingebracht wurden, sehr schnell und einfach erneuert werden.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Fahrzeugschweller mit Dichtelement in einer Schnittdarstellung,
- 2 eine andere Ausgestaltung des Dichtelementes des Fahrzeugschwellers, ebenfalls in Schnittdarstellung,
- 3 einem Schweller mit Dichtelement,
- 4 den Schweller mit Dichtelement aus 3 in Schnittdarstellung,
- 5 einen Schweller mit Dichtelement bei der Befestigung an einem Seitenteil einer Fahrzeugkarosserie,
- 6 ein Seitenteil einer Fahrzeugkarosserie mit Schweller und Tür, und
- 7 das Seitenteil aus 6 in einer Schnittdarstellung.
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1 zeigt den Querschnitt eines Schwellers 1 eines Kraftfahrzeugs. Am Schweller 1 als Verbindungsbauteil ist eine unelastische Aufnahme 11 in Form einer auskragenden Falz mit einer pilzförmigen Ausgestaltung angeordnet. Ein Dichtelement 3 hat eine korrespondierende, ebenfalls pilzförmige Rastgeometrie 31, die die unelastische Aufnahme 11 des Schwellers 1 weitestgehend fugenfrei umschließt. Das Dichtelement 3 hat einen Hohlraum 32 der die elastische Anpassungsfähigkeit des Dichtelements 3 verbessert, um angrenzender Bauteile abdichten zu können und die Montage des Dichtelements 3 vereinfacht.
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Ein Seitenteil 4 der Fahrzeugkarosserie liegt benachbart zu dem Schweller 1, wobei zwischen Schweller 1 und Seitenteil 4 eine Fuge 2 verbleibt. Diese Fuge 2 wird durch die Dichtelement 3 abgedichtet.
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Für die Abdichtung sind mehrere Dichtflächen vorgesehen. So ist zwischen Dichtelement 3 und dem Schweller 1 Verbindungsbauteil 1 eine Dichtfläche 52 ausgebildet. Gleichfalls ist zwischen Seitenteil 4 und Dichtelement 3 eine obere Dichtfläche 53 ausgebildet. Eine weitere Dichtfläche 51 ist ebenfalls zwischen Dichtelement 3 und Seitenteil 4 ausgebildet. Bei der Dichtfläche 51 drückt die unelastische Aufnahme 11 das Dichtelement 3 gegen die Dichtfläche 51, wodurch eine sehr gute Dichtwirkung gewährleistet wird.
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2 zeigt ebenfalls einen Schweller 1 mit einer Fuge 2 zu einem benachbarten Seitenteil 4 einer Fahrzeugkarosserie. Auch hier weist das Dichtelement 3 einen Hohlraum 32 zur Verbesserung der Anpassungsfähigkeit des Dichtelements, um beispielsweise auch angrenzender Bauteile (z. B. Fahrzeugtüren) abdichten zu können auf. Die Rastgeometrie 31 ist ebenfalls pilzförmig ausgebildet. Als Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist die Rastgeometrie 31 jedoch hier als auskragende Falz ausgebildet analog zu der unelastischen Aufnahme 11 in 1. Dementsprechend ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 die unelastische Aufnahme 31 so ausgebildet, dass diese die Rastgeometrie 31 weitestgehend fugenfrei umschließt. Durch den festen Sitz der Rastgeometrie 31 in der unelastischen Aufnahme 11 erfährt die benachbarte Dichtfläche 52 einen guten Andruck. Wie im Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind weitere Dichtflächen 53 und 51 zum Seitenteil 4 ausgebildet.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 stellt somit eine Umkehrung der Geometrie des Ausführungsbeispiels gemäß 1 dar.
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3 zeigt eine nähere Darstellung des Schwellers 1 mit Dichtelement 3. Der Schweller 1 ist aus Kunststoff gefertigt und weist Befestigungselemente 13 auf, mittels derer er am Seitenteil 4 der Fahrzeugkarosserie befestigt wird.
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4 zeigt den Schweller 1 aus der 3 in Schnittdarstellung in Schnittebene B-B (in 3 ersichtlich). Die 4 entspricht weitestgehend 1, zusätzlich ist jedoch ein Fixier-Pin 12 ersichtlich. Der Fixier-Pin 12 ist ein auskragendes stabförmiges Element aus der unelastischen Aufnahme 11. Die Rastgeometrie 11 des Dichtelements 3 hat ein Loch als Aufnahme des Fixier-Pins 12. Durch den Fixier-Pin 12 wird eine Relativbewegung zwischen Dichtelement 3 und unelastischer Aufnahme 11 in Richtung der Fuge 2 verhindert und die Position des Dichtelements 3 auf der unelastischen Aufnahme 11 fixiert.
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5 zeigt den Schweller 1 mit Dichtelement 3 vor der Befestigung an das Seitenteil 4 einer Fahrzeugkarosserie. Dabei werden die Befestigungselemente 13 (siehe 3) in entsprechende Aufnahmen im Seitenteil 4 verankert.
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6 zeigt das Seitenteil 4 der Fahrzeugkarosserie mit daran befestigtem Schweller 1. Am Seitenteil 4 wurde eine Fahrzeugtür 6 montiert. Die Fahrzeugtür 6 hat eine Türbeplankung 61, die den unteren Bereich der Fahrzeugtür 6 abdeckt und schützt.
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7 zeigt eine Schnittdarstellung des Schwellers 1 am Seitenteil 4 mit Fahrzeugtür 6 und Türbeplankung 61 in Schnittebene C-C (siehe 6). Gut erkennbar sind die Befestigungselemente 13, die in das Seitenteil 4 eingreifen und den Schweller 1 darin verankern. Im geschlossenen Zustand der Fahrzeugtür 6 greift die Türbeplankung 61 in das Dichtelement 3 im Bereich seines Hohlraums 32 ein und dichtet die Tür damit ab. Somit dichtet das Dichtelement 3 sowohl den Schweller 1 als auch die Fahrzeugtür 6 gegenüber dem Seitenteil 4 der Fahrzeugkarosserie ab, es stellt also zwei Dichtverbindungen her.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schweller
- 11
- unelastische Aufnahme
- 12
- Fixier-Pin
- 13
- Befestigungselement
- 2
- Fuge
- 3
- Dichtelement
- 31
- Rastgeometrie
- 32
- Hohlraum
- 4
- Seitenteil
- 51
- Dichtfläche zwischen Seitenteil 4 und Dichtelement 3
- 52
- Dichtfläche zwischen Seitenteil 4 und Verbindungsbauteil 1
- 53
- Dichtfläche zwischen Seitenteil 4 und Dichtelement 3
- 6
- Fahrzeugtür
- 61
- Türbeplankung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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