DE102004034773A1

DE102004034773A1 - Verfahren zum Befestigen eines Faltebalges und Faltenbalganordnung

Info

Publication number: DE102004034773A1
Application number: DE102004034773A
Authority: DE
Inventors: Joachim Wette; Marcus Dreisinger
Original assignee: GKN Driveline International GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 2004-01-02
Filing date: 2004-07-19
Publication date: 2005-08-04

Abstract

Verfahren zum Befestigen eines Faltenbalges aus thermoplastischem Material, wobei der Faltenbalg zwei Bundbereiche und einen dazwischenliegenden elastischen Balgbereich hat und
wobei zwei gegeneinander abwinkelbare und/oder gegeneinander axial verschiebbare Bauteile jeweils einen Sitzbereich für einen der Bundbereiche des Faltenbalges aufweisen und
wobei auf zumindest einem der Sitzbereiche ein Adapterring aus thermoplastischem Material fest aufgebracht wird,
wobei einer der Bundbereiche auf den Adapterring aufgezogen wird
und wobei Adapterring und Bundbereich verschweißt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen eines Faltenbalges aus thermoplastischem Material, wobei der Faltenbalg zwei Bundbereiche und einen dazwischenliegenden elastischen Balgbereich hat, und wobei zwei gegeneinander abwinkelbare und/oder gegeneinander axial verschiebbare Bauteile jeweils einen Sitzbereich für einen der Bundbereiche aufweisen. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verbindungsanordnung, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
Ein häufiges Anwendungsgebiet von Faltenbälgen oder Abdichtmanschetten aus thermoplastischem Material liegt auf dem Gebiet der Gleichlaufdrehgelenke, wobei eines der Bauteile das Gelenkaußenteil eines Gleichlaufdrehgelenks und das andere der Bauteile eine mit dem Gelenkinnenteil des Gleichlaufdrehgelenks verbundene Welle darstellt. Der Faltenbalg bzw. die Manschette dichtet hierbei den offenen Ringraum der genannten gegeneinander abwinkelbaren Bauteile ab, die gegebenenfalls gleichzeitig axial gegeneinander verschiebbar sind.
Die Festlegung der Bundbereiche eines Faltenbalgs auf jeweils einem Sitzbereich an einem der Bauteile erfolgt in der Regel mittels eines Spannbandes, das außen auf den entsprechenden Bundbereich aufgezogen ist, wobei dieser zur axialen Sicherung des Spannbandes in der Regel eine äußere Umfangsnut aufweist.
Der entsprechende Bundbereich des Faltenbalges greift hierbei häufig in eine Umfangsnut auf dem entsprechenden Bauteil ein. Es ist jedoch auch bereits bekannt, auf einem der Bauteile, insbesondere dem mit geringerem Durchmesser, zunächst einen Adapterring aufzubringen, auf dem dann der Bundbereich des Faltenbalges aufgezogen und mittels eines Spannbandes festgelegt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Befestigen eines Faltenbalges der genannten Art bereitzustellen, das gegenüber bekannten Verfahren Kostenvorteile aufweist. Die Aufgabe besteht weiterhin darin, eine vereinfachte kostengünstige Verbindungsanordnung zwischen einem Faltenbalg und zwei gegeneinander abwinkelbaren und/oder axial gegeneinander verschiebbaren Bauteilen vorzuschlagen.

Die Lösung hierfür besteht in einem Verfahren zum Befestigen eines Faltenbalges aus thermoplastischem Material, wobei der Faltenbalg zwei Bundbereiche und einen dazwischenliegenden elastischen Balgbereich hat und wobei zwei gegeneinander abwinkelbare und/oder gegeneinander axial verschiebbare Bauteile jeweils einen Sitzbereich für einen der Bundbereiche des Faltenbalges aufweisen, und wobei auf zumindest einem der Sitzbereiche ein Adapterring aus thermoplastischem Material fest aufgebracht wird, wobei einer der Bundbereiche auf den Adapterring aufgezogen wird, und wobei Adapterring und Bundbereich verschweißt werden.

Hiermit wird ein Verfahren bereitgestellt, bei dem ein Adapterring, der einfach herzustellen bzw. einfach zu handhaben ist, hermetisch abdichtend auf einem der Bauteile angeordnet werden kann, wobei dies insbesondere in einem Stadium der Herstellung erfolgen kann, zu dem die beiden Bauteile noch unabhängig voneinander verfügbar sind und bearbeitet werden können. Weiterhin ist nach dem Verfahren die Möglichkeit gegeben, nach bzw. während der Montage der beiden Bauteile den Faltenbalg mit dem Adapterring zu verbinden, ohne daß zusätzliche Elemente wie Spannbänder oder dergleichen oder zusätzliche Materialien wie z. B. Kleber verwendet werden. Vielmehr kann allein durch Verwendung physikalisch und chemisch ähnlicher Materialien und geeignete Behandlungsschritte ein Verschweißen zwischen Adapterring und Bundbereich erfolgen. Hierbei kann nach einer ersten Verfahrensführung durch den Eintrag von thermischer Energie in den Bundbereich das thermische Verschweißen herbeigeführt werden. Nach einer zweiten Verfahrensführung kann alleine durch längere Lagerung über mehrere Stunden oder Tage der Vorgang des Verschweißens sichergestellt werden.

Der Adapterring kann nach einer ersten Verfahrensführung mittels Injection Molding auf das entsprechende Bauteil, insbesondere die obengenannte Welle, aufgebracht werden. Hierfür ist eine entsprechende Spritzgießform, die das entsprechende Bauteil ringförmig umgibt und mit diesem einen Hohlraum bildet, notwendig.

Alternativ kann der Adapterring auch andernorts z. B. durch Injection Molding hergestellt und als Fertigteil auf das Bauteil aufgezogen und dann mit diesem verklebt werden. Solange das entsprechende Bauteil noch einzeln verfügbar ist, ist ein solcher Verklebevorgang unproblematisch. Auch hier steht anschließend ein Bauteil mit Adapterring zur Verfügung, das mit dem Faltenbalg anschließend ohne Zusatzmittel und ohne Zusatzbauteile durch einfaches Verschweißen unmittelbar verbunden werden kann.

Nach einer dritten Verfahrensführung ist vorgesehen, daß der Adapterring durch ein Beschichtungsverfahren auf dem Bauteil aufgebracht wird, insbesondere durch Tauchen, Aufsprühen oder Lackieren. Hierbei kann ein Adapterring mit relativ geringer Wandstärke ohne zusätzliche Formwerkzeuge erzeugt werden. Als Material für den entsprechenden Auftragsprozeß ist beispielsweise ein schweißbarer Thermoplast auszuwählen. Der Begriff Adapterring steht hierbei gleichbedeutend für Beschichtung.

Ein erstes bevorzugtes Material für den Adapterring ist hierbei Polyamid. Für den Faltenbalg ist jeweils ein ähnliches thermoplastisches Material auszuwählen, das die gegenseitige Verschweißbarkeit zuläßt. Besonders vorteilhaft ist es, für den Faltenbalg ein transparentes thermoplastisches Material auszuwählen, wobei die Transparenz durch den Verzicht auf üblicherweise zum Einfärben verwendeten Kohlenstoff sichergestellt werden kann. Bei Verwendung eines transparenten Elastomers für den Faltenbalg kann die für das flächige Verschweißen zwischen Adapterring und Bundbereich erforderliche Energie durch Laserlicht in den Bund eingetragen werden, die ein Verschmelzen an der bevorzugt zylindrischen Kontaktzone zwischen Adapterring und Bundbereich ermöglicht.

Nach einer anderen bevorzugten Materialauswahl wird ein thermoplastisches Elastomer auf Ether-Ester-Basis (z. B. „Arnitel EB 463") für den Faltenbalg und den Adapterring vorgeschlagen. Hierbei ist es möglich, ein Verschweißen ausschließlich durch längere Lagerung über Stunden oder Tage herbeizuführen. Die Lagerungstemperatur kann dabei über die Umgebungstemperatur erhöht werden, wobei jedoch ein Plastifizieren der Teile vermieden wird. Hilfreich ist es hierbei, wenn der Bundbereich mit radialer Vorspannung auf den Adapterring aufgezogen ist.

Eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung zwischen einem Faltenbalg aus thermoplastischen Material, der zwei Bundbereiche und einen dazwischenliegenden elastischen Balgbereich hat, und zwei gegeneinander abwinkelbaren und/oder gegeneinander axial verschiebbaren Bauteilen, die jeweils einen Sitzbereich für einen der Bundbereiche aufweisen, zeichnet sich dadurch aus, daß auf zumindest einem der Sitzbereiche ein Adapterring aus thermoplastischem Material fest aufgebracht ist, daß einer der Bundbereiche auf dem Adapterring aufgezogen ist und daß der Adapterring und der Bundbereich miteinander verschweißt sind. Zu den bevorzugten Merkmalen einer derartigen Verbindungsanordnung wird auf die oben beschriebenen Verfahren zu seiner Herstellung Bezug genommen.

Nach einer besonders günstigen Ausführung der Verbindungsanordnung ist vorgesehen, daß die Verbindung zwischen Bundbereich des Faltenbalges und Bauteil mit aufgebrachtem Adapterring frei von einem äußeren Spannelement ist. Durch die Schweißverbindung zwischen Adapterring und Bundbereich ist eine hermetisch abdichtende Verbindung zwischen dem Faltenbalg und dem entsprechenden Bauteil geschaffen, da auch die Verbindung zwischen dem Adapterring und dem Bauteil hermetisch abdichtend ausgeführt werden kann.

Neben der Einsparung zusätzlicher Spannelemente ist es besonders vorteilhaft, daß das abschließende Festlegen des Faltenbalges mit seinen Bundbereichen auf den Bauteilen wesentlich vereinfacht ist. Es ist ausreichend, z. B. eine Laserlichtquelle am Bundbereich zu positionieren und das Bauteil unter dieser Laserlichtquelle für eine ausreichende Zeit rotieren zu lassen oder den montierten Faltenbalg bei gege benenfalls erhöhter Temperatur über eine bestimmte Zeit zu lagern.

Es ist möglich, formschlüssige Eingriffe zwischen dem Adapterring und dem Bauteil, d. h. vorzugsweise der Welle oder dem Gelenkaußenteil, herzustellen. Erforderlich ist dies jedoch nicht, so daß auch hier Einsparungen an der Verbindungsanordnung möglich sind, indem rein zylindrische Bauteile verwendet werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend in den Zeichnungen dargestellt.
Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung im Längsschnitt. Hierbei ist ein Faltenbalg 11 mit einem ersten größeren Bundbereich 12, einem zweiten kleineren Bundbereich 13 und einem dazwischenliegenden Balgabschnitt 14 im Längsschnitt erkennbar, der mit seinem größeren Bundbereich 12 auf einem Gelenkaußenteil 22 eines Gleichlaufdrehgelenks 21 festgelegt ist, und mit seinem kleineren Bundbereich 13 auf einer Zwischenwelle 23, die in das Gelenkinnenteil 24 des Gleichlaufdrehgelenks 21 eingesteckt ist, festgelegt ist. Der Bundbereich 12 greift mit einem Innenwulst 15 in eine Umfangsnut 25 am Gelenkaußenteil 22 ein und hat außen eine Ringnut 16, in die ein Spannband 26 zur Befestigung des Bundbereiches 12 auf dem Gelenkaußenteil 22 eingreift.
Der zweite kleinere Bundbereich 13 sitzt auf einem Adapterring 17 auf und ist mit diesem über eine zylindrische Kontaktfläche 18 erfindungsgemäß verschweißt. Der Adapterring 17 sitzt seinerseits auf einem geraden zylindrischen Abschnitt der Zwischenwelle 23, wobei er auf diesen aufgeklebt oder unmittelbar auf diesen aufgespritzt ist. Zum Eintrag von thermischer Energie in den Bereich der Kontaktfläche 18 kann Laserlicht dienen. Alternativ ist auch eine „kalte" Verschweißung bei allenfalls geringfügig erhöhter Temperatur möglich. Dies setzt voraus, daß zumindest im Bundbereich 13 der Faltenbalg 11 aus transparentem Material besteht. Es ergibt sich aus dem Inhalt der Beschreibung, daß anstelle des konventionell festgelegten Bundbereiches 12 auch eine Kombination aus einem erfindungsgemäßen Adapterring und einem Bundbereich treten kann, wie er im Bereich des erfindungsgemäßen zweiten Bundbereiches 13 dargestellt und beschrieben ist.

Claims

Verfahren zum Befestigen eines Faltenbalges aus thermoplastischem Material, wobei der Faltenbalg zwei Bundbereiche und einen dazwischenliegenden elastischen Balgbereich hat und wobei zwei gegeneinander abwinkelbare und/oder gegeneinander axial verschiebbare Bauteile jeweils einen Sitzbereich für einen der Bundbereiche des Faltenbalges aufweisen, und wobei auf zumindest einem der Sitzbereiche ein Adapterring aus thermoplastischem Material fest aufgebracht wird, wobei einer der Bundbereiche auf den Adapterring aufgezogen wird, und wobei Adapterring und Bundbereich verschweißt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapterring mittels Injection Molding auf das Bauteil aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapterring als Fertigteil auf das Bauteil aufgezogen und auf diesem festgeklebt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapterring durch ein Beschichtungsverfahren auf das Bauteil aufgebracht wird, insbesondere durch Tauchen, Aufspritzen oder Lackieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für den Adapterring Polyamid ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für den Faltenbalg ein transparentes thermoplastisches Elastomer ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für den Faltenbalg ein kohlenstofffreier Elastomer ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschweißen von Adapterring und Bundbereich durch Eintrag von Laserlicht in den Bundbereich erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für den Faltenbalg und für den Adapterring das gleiche thermoplastische Elastomer, insbesondere ein solches auf Ether-Ester-Basis, verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Bundbereich mit Vorspannung auf den Adapterring aufgezogen wird und das Verschweißen durch längere Lagerung, insbesondere bei einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatur, erfolgt.
Verbindungsanordnung zwischen einem Faltenbalg aus thermoplastischem Material, der zwei Bundbereiche und einen dazwischenliegenden elastischen Balgbereich hat, und zwei gegeneinander abwinkelbaren und/oder gegeneinander axial verschiebbaren Bauteilen, die jeweils einen Sitzbereich für einen der Bundbereiche des Faltenbalgs aufweisen, wobei auf zumindest einem der Sitzbereiche ein Adapterring aus thermoplastischem Material fest aufgebracht ist, einer der Bundbereiche auf den Adapterring aufgezogen ist und der Adapterring und der Bundbereich miteinander verschweißt sind.
Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapterring mittels Injection Molding auf dem Bauteil aufgebracht ist.
Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapterring als Fertigteil ausgebildet ist und auf dem Bauteil festgeklebt ist.
Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapterring aus einer Beschichtung des Bauteils besteht, die insbesondere durch Tauchen, Aufspritzen oder Lackieren erzeugt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapterring aus Polyamid besteht.
Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg aus einem transparenten thermoplastischen Elastomer besteht.
Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg aus kohlenstofffreiem Elastomer besteht.
Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapterring und der Faltenbalg aus einem thermoplastischen Elastomer auf Ether-Ester-Basis bestehen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Bundbereich mit radialer Vorspannung am Adapterring anliegt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Bundbereich und dem Bauteil frei von einem äußeren Spannelement wie einem Spannband oder einer Bandklemme ist.