DE3606810A1 - Dichtanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtanordnung zum Schutz eines unterhalb eines unteren Randes einer Windschutz­ scheibe von Kraftwagen liegenden Karosserieraumes vor eindringendem Wasser der im Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 angegebenen Art.

Eine derartige Dichtanordnung ist von in Serie gebauten Kraftwagen her allgemein bekannt. Diese Dichtanordnung findet sich insbesondere bei Kraftwagen, bei denen sich die Windschutzscheibe bis unter das Niveau der Front­ haube erstreckt, um eine aus aerodynamischen und aus Gründen des Verletzungsschutzes von Fußgängern ge­ wünschte abgedeckte Wischerarmablage zu ermöglichen.

Hierbei ist als Anschlußbauteil eine Abdeckleiste vorge­ sehen, die einen Spalt zwischen dem unteren Scheibenrand der üblicherweise in den zugeordneten Scheibenrahmen ein­ geklebten Windschutzscheibe und einer Verkleidungswand eines Gehäuses, in dem der Antriebsmotor und das Gestänge einer Scheibenwischanlage angeordnet sind, sowie einen Spalt zwischen dem unteren Scheibenrand und einer Wand des Ansaugkanals für das Heizungs- bzw. Lüftungsgebläse abdeckt. Da diese Abdeckleiste im wesentlichen parallel zur Scheibenebene verläuft und die angrenzenden, ab­ gehenden Gehäusewände mitüberdeckt, kommt der Dicht­ heit der scheibenseitigen Fügung eine dominierende Bedeutung zu. Bisher versucht man diese Dichtheitsfor­ derungen dadurch zu erfüllen, daß man beim Anziehen von Schraubenverbindungen, mit denen die Abdeckleiste befestig­ bar ist, ein zwischen der Abdeckleiste und der gegenüber­ liegenden Scheibenfläche angeordnetes Elastomerprofil elastisch deformiert, so daß sich eine Flächendichtung ausbildet. Die Dichtwirkung solcher Flächendichtungen hängt davon ab, wie groß die Flächenpressung zwischen dem Elasto­ merprofil und den korrespondierenden Anlageflächen ist. Um diese notwendige Flächenpressung erzeugen zu können, bedarf es einer relativ formstabilen und damit entsprechend dickwandigen Abdeckleiste und möglichst vieler Befesti­ gungsschrauben.

Aus Gründen einer angestrebten, möglichst kompakten und dabei leichten Bauweise sowie auch unter ästhetischen Ge­ sichtspunkten ist es demgegenüber wünschenswert, die Ab­ deckleiste möglichst dünnwandig auszuführen, und so wenig Befestigungsstellen wir möglich vorzusehen.

Bei der bekannten Abdeckleiste, die als dünnwandiges Blech­ profil ausgeführt ist, und die über ihre Längserstreckung von ca. 1,6 m verteilt mittels 7 zentraler Befestigungs­ schrauben verspannt ist, hat sich gezeigt, daß die ge­ forderte Dichtwirkung im Fahrbetrieb nicht unter allen Be­ triebsbedingungen gewährleistet werden kann.

Dies liegt einerseits daran, daß die Flächenpressung am Elastomerprofil zwischen zwei benachbarten Schraubstellen bis auf ein Minimum zurückgeht, und andererseits daran, daß der flächendichtende Sitz des Elastomerprofils durch die problematischen Druckverhältnisse im Fügebereich zu­ sätzlich beeinträchtigt wird.

So bildet sich im Fahrbetrieb oberhalb dieses Fügebereiches ein fahrgeschwindigkeitsabhängiges Überdruckgebiet aus, das in der Kraftwagenmitte seinen Maximaldruck erreicht, zu den Kraftwagenseiten hin abnimmt, und im äußeren Viertel der Abdeckleiste beidseitig in ein Unterdruckgebiet über­ geht. Erschwerend kommt noch hinzu, daß auf der gegenüber­ liegenden Seite des Elastomerprofiles ein Unterdruckgebiet wirksam ist, das durch den vom Gebläse angesaugten Luft­ strom verursacht wird. Somit ergänzen der aus der Um­ strömung des Kraftwagens resultierende Überdruck und der Unterdruck des Gebläses einander im Mittelbereich der Abdeckleiste zu einem erheblichen Gesamtdruck, der ein Eindringen von Wasser weiter begünstigt.

Ist hier im Fahrbetrieb erst Wasser eingedrungen, so kann es entweder von der Ansaugluft des Gebläses mitgerissen und in den Fahrgastraum geschleudert werden oder im Ge­ häuse der Scheibenwischanlage verwirbelt werden, wobei es zu Defekten am Antriebsmotor des Scheibenwischers kommen kann.

Versucht man die Dichtwirkung durch weiteres Anziehen der Befestigungsschrauben zu erhöhen, so kommt es zu sichtbaren Verformungen der Abdeckleiste, bei häufig nur kurzfristigem Dichterfolg.

Aufgrund dieser Problematik liegt der Erfindung die Auf­ gabe zugrunde, die oberbegriffsgemäße Dichtanordnung da­ hingehend weiterzuentwickeln, daß bei Verwendung dünn­ wandiger Anschlußbauteile im Fahrbetrieb des Kraftwagens eine zuverlässige Abdichtung zwischen dem Anschlußbauteil und der Windschutzscheibe gewährleistet werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1.

Die Anlagekraft der Dichtlippe wird hierbei von der Biege­ spannung der Dichtlippe aufgebracht, die vom Schlankheits­ grad des Lippenquerschnitts und von der Shore-Härte des gummielastischen Werkstoffs abhängt. Im Fahrbetrieb des Kraftwagens wird die statische Anlagekraft der Dichtlippe zusätzlich durch einen dynamischen Anteil überlagert, der aus der Umströmung des Dichtbereiches resultiert.

Damit ergibt sich im Fahrbetrieb eine geschwindigkeitsab­ hängig variable Anlagekraft der Dichtlippe, die den gestellten Anforderungen aufgrund der nahezu linienförmigen Anlage­ fläche und der damit verbundenen hohen Flächenpressung bei beherrschbaren Befestigungskräften in hohem Maße ge­ recht wird.

Die statische Anlagekraft der Dichtlippe muß hierbei jedoch so bemessen sein, daß im Bereich der äußeren Viertellängen der Abdeckleiste, in denen ein Unterdruckgebiet vorherrscht, das die Dichtlippe gegen die Anlagerichtung belastet und er­ heblich größer sein kann, als der entgegengerichtete Ge­ bläseunterdruck, noch eine ausreichende Anlagekraft gegeben ist.

Soll die statische Anlagekraft der Dichtlippe hingegen mög­ lichst gering gehalten werden, so ist, wie in Anspruch 2 bzw. 3 vorgesehen, eine zweite sich entgegengesetzt er­ streckende Dichtlippe anzuordnen. Da beide Dichtlippen sich durchgehend von einem bis zum anderen Ende der Ab­ deckleiste erstrecken, liegen beide lichten Stirnflächen des zwischen den Dichtlippen befindlichen Kanals im Unter­ druckbereich der seitlichen Kraftwagenzone, so daß der Kanal mit einem entsprechenden Unterdruck beaufschlagt ist.

Dadurch ist auf beiden Seitenflächen der Dichtlippen ein Unterdruck wirksam, so daß an der oberen Dichtlippe eine weitgehende Kompensation der einander entgegengerichteten Kräfte erfolgen kann. An der unteren Dichtlippe hingegen können auf der dem Kanal zugewandten Seitenfläche bei hohen Fahrgeschwindigkeiten wesentlich größere Unterdruckkräfte wirken als der Ansaugunterdruck des Gebläses sie auf der gegenüberliegenden Seitenfläche aufzubringen vermag, so daß sich hieraus eine Erhöhung der Anlagekraft der unteren Dichtlippe ergibt.

Selbst, wenn die Biegesteifigkeit der Dichtlippen so bemessen ist, daß unter ungünstigen Umständen bei stehendem Kraft­ wagen und ausgeschaltetem Gebläse ein Durchsickern geringer Wassermengen möglich ist, führt dies nicht zu Problemen, da diese durch eine herkömmliche Wasserrinne oder dgl., die ohnehin für Rekondensat aus der Luft vorgesehen ist, abgeführt werden kann.

Von wesentlicher Bedeutung für die gewünschte Funktion der Dichtlippe bzw. des Dichtlippenpaares ist darüber hinaus die exakte Einhaltung eines auf die Länge und Steifigkeit der Dichtlippe (n) abgestimmten Abstandes zwischen der Abdeckleiste und der gegenüberliegenden Scheibenfläche.

Sind, wie in Anspruch 4 vorgesehen, zwischen der Abdeck­ leiste, und der Scheibe distanzierende Mittel angeordnet, so stellt sich der konstruktiv festgelegte Abstand beim Anziehen der Befestigungsschrauben mit dem vorgeschriebenen Drehmoment bei der Montage selbsttätig ein.

Die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 5 und 6 zeigen zwei alternative Möglichkeiten für vorteilhaft einsetzbare distanzierende Mittel auf.

Im folgenden sind zwei Ausführungsbeispiele für eine er­ findungsgemäße Dichtanordnung anhand einer zeichnerischen Darstellung näher erläutert.

Die Zeichnung stellt in Fig. 1 einen schematischen Mittellängsschnitt durch einen unterhalb einer Windschutzscheibe eines Kraftwagens liegenden Anschlußbereich, in Fig. 2 eine Dichtanordnung am unteren Scheibenrand der Windschutzscheibe gemäß Fig. 1 als Einzel­ heit, und in Fig. 3 eine Variante zur Dichtanordnung nach Fig. 2 dar.

Bei einem nicht näher dargestellten Kraftwagen handelt es sich um eine aerodynamisch durchgebildete Ausführungsform mit einem sogenannten Einarmwischer. Hierbei erstreckt sich eine Windschutzscheibe 1 bis unter das Niveau einer Motor­ haube 2, deren hinterer Rand in einem Abstand zur Windschutz­ scheibe 1 bogenförmig ausläuft. Dadurch entsteht zwischen der Windschutzscheibe 1 und dem Rand der Motorhaube 2 ein Durchtrittsschacht 3, der sowohl dem Durchtritt eines unter­ halb des Haubenniveaus schwenkbar gelagerten Wischerarmes 4 als auch dem Lufteintritt für die Innenraumbelüftung des Kraftwagens dient. Der hier in einer Mittelstellung angedeutete Wischerarm 4 ist somit in eine abgedeckte Ruhestellung überführbar, in der er keinen Anströmwider­ stand mehr bietet. Die Windschutzscheibe 1 ist in be­ kannter Weise auf ein mehrschaliges Rahmenprofil 5 geklebt.

Unterhalb des Rahmenprofils 5 ist in üblicher Art eine Vorderwand 6 an dies angeschlossen, die eine der Begren­ zungswände eines Ansaugkanals 7 bildet, durch den mittels eines nicht dargestellten Gebläses Frischluft von außen angesaugt wird. Zum Motorraum 9 des Kraftwagens hin ist der Ansaugkanal 7 von einer Trennwand 8 begrenzt, die den Motorraum 9 mit einer haubenseitig anliegenden Dichtung 10 hermetisch vom Aggregateraum 11 abtrennt. Nach oben hin ist der Ansaugkanal 7 weitgehend von einer Verkleidung 12 abgedeckt, in deren vertieftem Mittelbereich der Wischer­ arm 4 gelagert ist. Die Verkleidung 12 deckt einen nicht dargestellten, ansaugkanalseitig angeordneten, elektrischen Wischermotor samt Wischergestänge ab, so daß für beide eine feuchtigkeitsgeschützte Einbaulage möglich ist.

Zwischen der Trennwand 8 und der Verkleidung 12 befindet sich die Einströmöffnung für den Ansaugkanal 7, die durch ein Lüftungsgitter 13 Schutz vor dem Eindringen von Grobschmutz, wie Laub oder dgl., bietet. Die Verklei­ dung 12 ist aufgrund auftretender Fertigungs- und Einbau­ toleranzen nicht unmittelbar an das Rahmenprofil 5 ange­ schlossen, so daß je nach Lage der Toleranzen auch zwischen dem unteren Rand der Windschutzscheibe 1 und der Verkleidung 12 ein Spalt 14 entsprechender lichter Breite verbleibt. Dieser Spalt 14 ist aus stylistischen und funktionellen Gründen mittels einer Abdeckleiste 15 abgedeckt, die einen unteren Abschnitt der Außenfläche der Windschutzscheibe 1 und einen oberen Abschnitt der Verkleidung 12 übergreift. Die Abdeckleiste 15 ist mittels mehrerer, über ihre Längs­ erstreckung verteilt angeordneter, zentraler Schraubver­ bindungen 16 im sichtbaren Bereich äuf einem Flansch 17 der Verkleidung 12 befestigt. Der Abdichtung der Abdeck­ leiste 15 gegenüber der Windschutzscheibe 1 kommt dabei eine besondere Bedeutung zu, da die Abdeckleiste 15 er­ haben auf der Scheibenaußenfläche aufliegt und somit Regenwasser, das auf der Windschutzscheibe 1 abwärts strömt, den Fügebereich unmittelbar umspült. Dringt hier im Fahrbetrieb des Kraftwagens Regenwasser ein, so kann dies durch den Spalt 14 vom Lüftungsgebläse angesaugt, von der Saugströmung verwirbelt und als "Sprühregen" in den Innenraum geblasen werden. Aufgrund der intensiven Verwirbelung kann darüber hinaus der elektrische Wischer­ motor und das zugeordnete Antriebgestänge vom einge­ drungenen Wasser mitbeaufschlagt werden, so daß die Ge­ fahr von Betriebsstörungen der Wischeranlage erheblich erhöht ist. Demgegenüber ist der stromab liegende Füge­ bereich zwischen der Abdeckleiste 15 und der Verkleidung 12 unproblematischer, da eine dachziegelartige Überdeckung vorliegt. Falls überhaupt erforderlich, kann hier zur Ab­ dichtung eine üblicherweise verwendete Flächendichtung eingesetzt werden.

Bei der in Fig. 2 deutlicher erkennbaren oberen Dichtan­ ordnung ist die Abdeckleiste 15 in einem Abstand zur Außen­ fläche der Windschutzscheibe 1 gehalten. Dieser Abstand ist von einer abdeckprofilseitig gehalterten Dichtlippe 18 schlanken Querschnittes überbrückt, die unter im wesent­ lichen linienförmiger Berührung mit ihrem freien Ende auf der Außenfläche der Windschutzscheibe 1 dichtend anliegt, wobei sie sich über ihren Querschnitt gesehen scheibenaufwärts erstreckt. Zur Halterung der Dichtlippe 18 ist an diese eine Basis 19 angeformt, die in eine in der Abdeckleiste 15 befindliche Nut 20 trapezförmigen lichten Querschnittes eingepreßt ist. Hierdurch ergibt sich ein absolut dichter Sitz der Basis 19 in der Nut 20. Da sich die gewünschte Dichtwirkung nur dann ent­ falten kann, wenn die Dichtlippe 18 schräg auf die Wind­ schutzscheibe 1 zuläuft, ohne jedoch großflächig auf dieser aufzuliegen, müssen die Länge der Dichtlippe 18, ihre Biegesteifigkeit und der zu überbrückende Abstand exakt aufeinander abgestimmt sein. Zur einfachen Ein­ stellung des konstruktiv vorgesehenen Abstandes zwischen der Windschutzscheibe 1 und der Abdeckleiste 15 kragen von einer Stirnkante einer oberen, scheibenwärts abge­ winkelten Randleiste 21 mehrere, über ihre Längser­ streckung verteilt angeordnete Distanznocken 22 aus, die auf der Windschutzscheibe 1 aufstehen. Im Zuge der Montage der Abdeckleiste 15 stellt sich somit, relativ unabhängig vom Anzugsmoment der Schraubverbindungen 16, der gewünschte Abstand mit ausreichender Genauigkeit ein. Zwischen den Distanznocken 22 kann jedoch noch Regenwasser, das auf der Windschutzscheibe 1 abläuft, bis zur Dichtlippe 18 vordringen. Die Biegesteifigkeit der Dichtlippe 18 ist so zu bemessen, daß die statische Anlagekraft bezogen auf die Anlagelinie bzw. schmale Fläche, also die Flächenpressung der Dichtlippe 18 auf der Wind­ schutzscheibe 1, ausreicht, bei abgestelltem Kraftwagen unter üblichen Wetterbedingungen eine zuverlässige Ab­ dichtung zu gewährleisten. Dringen bei abgestelltem Fahr­ zeug und sintflutartigen Regenfällen geringe Wassermengen in den Ansaugkanal 7 ein, so werden diese durch eine nicht dargestellte Wasserabführrinne, die zur Ableitung von Kondenswasser vorgesehen ist, mit abgeführt. Im Fahrbe­ trieb des Kraftwagens liegt dann trotzdem, zumindest im Mittelbereich des Kraftwagens, in dem hier der Ansaug­ kanal 7 angeordnet ist, eine absolut dichte Fügung zwischen der Windschutzscheibe 1 und der Abdeckleiste 15 vor. Dies liegt darin begründet, daß die statische Anlagekraft der Dichtlippe 18 von einer dynamischen Anlagekraft überlagert wird.

Diese dynamische Anlagekraft ergibt sich aus dem Überdruck­ gebiet im Bereich der Dichtanordnung, das aus der Umströmung resultiert und die Dichtlippe 18 stärker auf ihre Anlage­ linie bzw. -fläche drückt. Ist zusätzlich das Gebläse in Betrieb wird die Dichtlippe 18 auf ihrer gegenüberliegenden Seitenfläche auch noch von dessen Unterdruck beaufschlagt, was die Anlagekraft noch weiter erhöht.

Ist es erforderlich, daß die Abdeckleiste 15 im Fahrbe­ trieb über ihre gesamte Länge gegenüber der Windschutz­ scheibe 1 absolut abgedichtet ist, so muß die statische Anlagekraft der Dichtlippe 18 entsprechend erhöht werden, damit in den Seitenbereichen des Kraftwagens, in denen aufgrund der Strömungsverhältnisse ein Unterdruckgebiet vorherrscht, das die Dichtlippe 18 gegen die Anlagerich­ tung beansprucht, noch eine ausreichende Flächenpressung gegeben ist.

Alternativ ist es jedoch möglich, ein Fig. 3 entsprechendes Dichtlippenpaar vorzusehen. Aufgrund der weitgehenden Über­ einstimmungen sind funktionell übereinstimmende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur durch einen Strich im Exponenten kenntlich gemacht.

Das Dichtlippenpaar umfaßt eine zweite Dichtlippe 18′, die spiegelsymmetrisch zur sich scheibenaufwärts erstreckenden Dichtlippe 18′ angeordnet ist. Beide Dichtlippen 18′ sind einstückig an eine gemeinsame Basis 19′ angeformt. Als alternative distanzierende Mittel sind scheibenseitig zwischen den Dichtlippen 18′ mehrere über die Längser­ streckung der Abdeckleiste 15′ verteilt angeordnete Distanzpuffer 23′ vorgesehen, die sich mit einer balligen Fläche auf der Windschutzscheibe 1 abstützen. Hierbei ist jedoch zu beachten, daß die Schraubverbindungen 16′ mit einem konstanten Vorspannmoment angezogen werden müssen, damit der gewünschte Abstand zwischen der Abdeckleiste 15′ und der Windschutzscheibe 1 eingenommen wird. Die Stirn­ kante der Randleiste 21′ liegt der Außenfläche der Wind­ schutzscheibe 1 in dieser Einbaulage unabgestützt gegen­ über, so daß ein Druckausgleich zur Umgebung stattfinden kann.

Untersuchungen der Dichtwirkung eines solchen Dichtlippen­ paares im Fahrbetrieb haben ergeben, daß ein absolut dichter Fügebereich zwischen der Abdeckleiste 15 und der Windschutz­ scheibe 1 über die gesamte Fügelänge gewährleistet ist. Ob­ wohl dies wissenschaftlich noch nicht bewiesen wurde, führt man dies darauf zurück, daß die endseitigen beiden lichten Stirnflächen des von den beiden Dichtlippen 18′ gebildeten Kanals in den seitlichen Unterdruckzonen der Umströmung liegen. Damit wird zwischen den Dichtlippen 18′ ein zu­ sätzlicher Unterdruck aufgebaut, der die obere und die untere Dichtlippe 18′ gleichermaßen auf den Dichtsitz preßt und damit eine durchgehende Ausnutzung der Druck­ verhältnisse im Fahrbetrieb zuläßt.

Das beschriebene Dichtlippenpaar kann auch z.B. dann vor­ teilhaft eingesetzt werden, wenn die statische Anlagekraft der einzelnen Dichtlippe 18 eine zu biegesteife Dicht­ lippe 18 erforderte, da die statische Biegesteifigkeit bei zwei parallel verlaufenden Dichtlippen 18′ deutlich geringer ausfallen kann.

Beiden vorgeschlagenen Ausführungsformen ist jedoch ge­ meinsam, daß aufgrund der relativ geringen Vorspannkräfte die von den Schraubverbindungen 16 bzw. 16′ aufgebracht werden müssen, eine Minimierung der Schraubstellenanzahl oder eine schwächere Dimensionierung der Schraubverbin­ dungen 16 bzw. 16′ möglich ist.

Claims (6)

1. Dichtanordnung zum Schutz eines unterhalb eines unteren Randes einer Windschutzscheibe von Kraftwagen liegenden Karosserieraumes vor eindringendem Wasser, bei der ein unterer Randabschnitt der äußeren Scheibenfläche von einem Anschlußbauteil übergriffen ist, und bei der im Überdeckungsbereich zwischen dem Anschlußbauteil und der gegenüberliegenden Scheibenfläche ein elastomeres Dichtprofil unter elastischer Verformung abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußbauteil (Abdeckleiste 15) in einem vor­ gegebenen Abstand zur gegenüberliegenden Fläche der Wind­ schutzscheibe (1) anbringbar ist, daß an dem Anschlußbau­ teil (Abdeckleiste 15) eine Basis (19, 19′) einer Dicht­ lippe (18, 18′) auf einer Befestigungsfläche (Nut 20) dichtend gehaltert ist, und daß sich die Dichtlippe (18, 18′), deren Querschnittslänge ein Vielfaches ihrer Dicke beträgt, derart scheibenaufwärts erstreckt, daß ihr freies Ende unter im wesentlichen linienförmiger Berüh­ rung auf der Außenfläche der Windschutzscheibe (1) an­ liegt.

2. Dichtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur sich scheibenaufwärts erstreckenden Dichtlippe (18′) eine sich scheibenabwärts erstreckende Dichtlippe (18′) vorgesehen ist, die unterhalb der sich scheibenaufwärts erstreckenden Dichtlippe (18′) am An­ schlußbauteil (Abdeckleiste 15) angeordnet ist.

3. Dichtanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Dichtlippen (18′) zu einer spiegelsymmetrischen Baueinheit miteinander verbunden sind.

4. Dichtanordnung nach einem oder mehreren der voran­ gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Anschlußbauteil (Abdeckleiste 15) und der gegenüberliegenden Fläche der Windschutzscheibe (1) dis­ tanzierende Mittel abgestützt sind.

5. Dichtanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußbauteil (Abdeckleiste 15) mit einer oberen, scheibenwärts abgewinkelten Randleiste (21) versehen ist, deren Stirnkante über ihre Längser­ streckung verteilt mit mehreren, erhaben auskragenden Distanznocken (22) versehen ist, die in der Einbaulage des Anschlußbauteils (Abdeckleiste 15) auf der Außen­ fläche der Windschutzscheibe (1) aufstehen.

6. Dichtanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Befestigungsschenkel (19′) der Dichtlippe (18′) scheibenseitig mehrere, über seine Längserstreckung verteilt angeordnete, ballige Distanzpuffer (23) ange­ formt sind, die sich in der Einbaulage des Anschluß­ bauteils (Abdeckleiste 15) punktförmig auf der Außen­ fläche der Windschutzscheibe (1) abstützen.