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Die Erfindung betrifft einen Faltenbalganschluß an einem Gehäuse eines Lenksystems, mit einem Dichtabschnitt zur Sicherstellung der Abdichtung des Gehäuses zu einem Faltenbalg und mit einem Befestigungsabschnitt nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Gehäuse von Lenksystemen, insbesondere Lenkgetriebegehäuse, weisen Anschlüsse für hermetische Dichtungen, wie etwa Faltenbalganschlüsse auf, um ein dichtendes Festlegen einer solchen Dichtung zu gewährleisten. Beispielsweise werden auf diese Weise axialverschieblich in dem Lenkgetriebegehäuse gelagerte Zahnstangen mit dem Lenkgetriebegehäuse dichtend verbunden um Schmiermittelverluste zu verhindern und Schmutzeintrag ins Innere des Lenkgetriebegehäuses zu vermeiden.
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Die
US 2005/0205342 A1 beschreibt ein elektrisches Lenksystem in dessen Lenkgetriebegehäuse eine Spindel axialverschieblich gelagert ist. Die Spindel ist an axialen Enden des Lenkgetriebegehäuses mit Hilfe von Faltenbälgen gegen das Lenkgetriebegehäuse abgedichtet. Ein solcher Faltenbalg ist über eine konvexe, in radialer Richtung von der Spindel wegweisenden, ringförmigen Haltenase gestülpt und liegt in einer, der Haltenase benachbart angeordneten Ringnut in dem Lenkgetriebegehäuse fest, worin er mit einem Spannmittel gehalten ist.
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Die
JP 2005-36945 A beschäftigt sich mit einem Faltenbalg für ein Gleichlaufgelenk. Da Gleichlaufgelenke aus Stahl bestehen, kann die Nut
40 nur spanabhebend mit einem üblichen Glockenwerkzeug hergestellt sein. An der Nut
40 sind deshalb auch keine Gußradien erkennbar. Der Wulst ist breiter als die Nut
40, da dieser Abschnitt nicht nur der Befestigung sondern auch der Abdichtung an den scharfkantigen Dichtkanten der Nut
40 dient. Der Wulst wird in die Nut
40 hineingepresst. Der Wulst ist zudem recht flach gehalten, da an einem Gleichlaufgelenk ganz andere Kräfte wirken. Während ein Faltenbalg am Lenkgehäuse einer Zahnstangenlenkung die Hubbewegung der Zahnstange und die Winkelbewegungen der Spurstange ausgleichen muss, müssen bei einem Gleichlaufgelenk nur die Winkelbewegungen ausgeglichen werden. Die Abzugskräfte auf die Befestigung sind bei einem Faltenbalg am Lenkgehäuse einer Zahnstangenlenkung wesentlich höher.
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Die
US 2002/0149158 A1 beschäftigt sich mit der Verbindung des Faltenbalgs an einer Spurstange. Die Spurstange besteht aus Stahl. Die Reibung an der Spurstange wird durch die Verwendung eines Gleitmittels, welches sich in Rillen im Faltenbalg befindet, verringert.
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Die
US 2007/0071546 A1 offenbart einen Befestigungsring um einen Faltenbalg an einer Spurstange zu fixieren. Spurstangen müssen grundsätzlich mit einer Oberflächenbeschichtung zum Korrosionsschutz versehen werden. Das Problem der korrosiven Unterwanderung der Dichtstelle ist bei dieser Anwendung nicht relevant.
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Bei den bekannten Faltenbalganschlüssen an Lenkgetrieben sind so ein Befestigungsabschnitt und ein Dichtabschnitt räumlich zusammengefasst. Um eine dauerhafte Abdichtung solcher Faltenbalganschlüsse zu ermöglichen, sind dessen Oberflächen spanabhebend zu bearbeiten, wobei insbesondere die Darstellung des Hinterschnitts zwischen der Haltenase und der Ringnut einen erhöhten Bearbeitungsaufwand erfordert.
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Es sind mehrere Arbeitsschritte zur Oberflächenbearbeitung der Innenoberfläche des Lenkgetriebegehäuses an dem Faltenbalganschluß und der Ringnut, sowie der Haltenase erforderlich. Bleibt die Ringnut hingegen unbearbeitet, und werden nur deren Gussnähte verputzt, so führt dies in der Regel zu Undichtigkeiten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Faltenbalganschluß an einem Gehäuse eines Lenksystems darzustellen, der auf einfache, kostengünstige Weise herstellbar ist und dauerhaft dicht ist.
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Die Erfindung wird mit einem Faltenbalganschluß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Dadurch dass die Mantelfläche des Dichtabschnitts des Faltenbalganschlusses frei von Hinterschnitten verläuft und vorzugsweise parallele und geradlinige Konturen aufweist ist diese auf kostengünstige Weise spanabhebend und damit seine Dichtfunktion sicher erfüllend, darstellbar. Der Dichtabschnitt kann auch konisch, mit von einem Gehäuserand ansteigender Kontur ausgeführt sein.
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Dem Dichtabschnitt schließt sich, in axialer Richtung des Faltenbalganschlusses getrennt von diesem, der Befestigungsabschnitt der als Ringnut oder ringnutartig gebildet ist, an. Der Befestigungsabschnitt muß nicht zwingend oberflächenbearbeitet sein, sodaß dieser als Hinterschnitt, gußrauh, ausgeführt sein kann. Es ist auf diese Weise ein Faltenbalganschluß an einem Gehäuse herstellbar, der zusammen mit einer Innenoberfläche des Faltenbalganschlusses die Oberflächenbearbeitung seines Dichtabschnitts erhalten kann, was kostengünstig darstellbar ist.
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Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Eine kostengünstige Darstellungsweise des Faltenbalganschlusses ist insbesondere dadurch ermöglicht, dass der Befestigungsabschnitt eine zumindest im wesentlichen unbearbeitete Oberfläche hat, die vorzugsweise eine lokale Abflachung in der Formtrennebene aufweist, da der Befestigungsabschnitt keine Dichtfunktion übernehmen muß und ausschließlich zur Festlegung eines Faltenbalgs an dem Gehäuse dient.
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In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Dichtabschnitt von einem axialen Gehäuserand des Faltenbalganschlusses geführt und stellt einen bevorzugt zylindrisch gebildeten Abschnitt mit einer Anfasung am Gehäuserand dar. Dem Dichtabschnitt schließt sich mit einem Abstand zu dem Gehäuserand der Befestigungsabschnitt für den Faltenbalg oder für eine anders geformte hermetische Dichtung an. Es kann auch zweckmäßig sein, den Befestigungsabschnitt und den Dichtabschnitt an dem Faltenbalganschluß in umgekehrter Reihenfolge anzuordnen.
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Eine Flanke der den Befestigungsabschnitt im wesentlichen bildenden Ringnut, welche dem Dichtabschnitt benachbart ist, hat bevorzugt eine geringere Höhe als eine dieser gegenüberliegenden Flanke, sodaß sich an dem Faltenbalganschluß an ihrer Oberfläche zu bearbeitende Mantelflächen befinden, die mit zunehmendem radialen Abstand zu der Längsachse des Faltenbalganschlusses ausgeführt sind. Spanabhebend zu bearbeitende Oberflächen, die in einem Hinterschnitt liegen, sind dadurch gänzlich vermieden.
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Die zu bearbeitenden Oberflächen, insbesondere die des Dichtabschnitts, sind bevorzugt in einem Arbeitsgang zusammen mit der Innenoberfläche des Faltenbalganschlusses oder mit anderen Oberflächen im Inneren des Gehäuses mit einem spanabhebenden Verfahren herzustellen.
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Der Faltenbalg oder eine andere hermetische Dichtung liegt bevorzugt mit ein oder mehreren nach innen ausgeformten, ringwulstartigen Dichtlippen auf der bevorzugt ebenen Manteloberfläche des Dichtabschnitts auf. Die Dichtlippen werden mit einem Spannband oder einem anderen geeigneten, um den Faltenbalg im Bereich seines Dichtabschnitts gelegten Spannmittel gegen die Manteloberfläche gepresst. Die Dichtlippen stellen zusätzliche Materialanhäufungen dar, die eine zusätzliche radiale Pressung des Faltenbalgs an dem Dichtabschnitt gewährleisten.
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Im Bereich, in dem der Faltenbalg auf dem Befestigungsabschnitt zu liegen kommt, weist der Faltenbalg einen radialen nach innen geführten Wulst auf, der über Teilumfangsabschnitte oder über den gesamten Innenumfang des Faltenbalgs reicht.
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Der Faltenbalg kann eine weitere, endseitige und nach innen gerichtet Dichtlippe tragen, die eine erste, an einem Faltenbalgende, auf dem Faltenbalganschluß angeordnete Dichtebene bildet. Zwischen dieser endseitigen Dichtlippe und dem Wulst ist eine Fettfüllung zwischen dem Faltenbalg und dem Faltenbalganschluß vorgesehen. Eine weitere Fettfüllung kann axial zwischen der Wulst des Faltenbalgs im Bereich des Befestigungsabschnitts und den wulstartigen Dichtlippen vorgesehen werden. Die Fettfüllungen tragen zur Dichtheit des Verbundes Faltenbalg/Gehäuse bei und sie ermöglichen bei der Demontage und erneuten Montage ein beschädigungsfreies Aufschieben des Faltenbalgs auf den Faltenbalganschluß. Außerdem verhindern die Fettfüllungen ein korrosives Unterwandern des Gehäuses.
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Im Axialbereich der Dichtlippen und des Wulstes am Befestigungsabschnitt weist der Faltenbalg bevorzugt einstichartige Ringspalte auf, deren Tiefe größer als ihre Breite ist.
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Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und anhand der beiliegenden Zeichnung wiedergegeben. In der Zeichnung zeigt:
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1 Einen teilweisen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Faltenbalganschluß mit Faltenbalg,
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2 einen teilweisen Längsschnitt durch einen Faltenbalg in 1,
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3 einen teilweisen Längsschnitt durch den Faltenbalganschluß in 1,
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4 einen teilweisen Längsschnitt durch einen weiteren Faltenbalg,
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5 einen teilweisen Längsschnitt durch einen Faltenbalganschluß für den in 4 gezeigten Faltenbalg.
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1 zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch einen Faltenbalganschluß 1 an einem Gehäuse 2 eines Zahnstangenlenkgetriebes. Der Faltenbalganschluß 1 erstreckt sich von einem axialen Gehäuserand 9 aus dem eine in dem Gehäuse 2 axialverschieblich gelagerte Zahnstange (nicht gezeigt) ragt. Ein Faltenbalg 4 aus einem synthetischen Elastomeren oder aus Gummi dient als hermetische Dichtung zwischen dem Gehäuse 2 und der Zahnstange und ist auf den Faltenbalganschluß 1 aufgeschoben. Der Faltenbalganschluß 1 ist erfindungsgemäß in einen Dichtabschnitt 3, der sich axial ausgehend von dem angefasten Gehäuserand 9 über eine Breite c erstreckt, und in einen Befestigungsabschnitt 5, der sich an den Dichtabschnitt 3 anschließt, unterteilt.
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Der Dichtabschnitt 3 ist spanabhebend bearbeitet und weist eine parallel zu einer Längsachse 7 des Faltenbalganschlusses 1 verlaufende Mantelfläche 6 auf. Die Mantelfläche 6 weist keine Hinterschneidungen auf, kann aber auch leicht konisch ansteigend von dem Gehäuserand 9 weg verlaufen. Die Oberfläche des Dichtabschnitts 3 ist in einem Bearbeitungsschritt mit einer Innenoberfläche 12 des Faltenbalganschlusses 1 oder mit anderen Oberflächen 22, 23 im Inneren des Gehäuses 2 hergestellt.
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Um ein insbesondere axiales Sichern des Faltenbalgs 4 auf dem Faltenbalganschluß 1 zu gewährleisten, weist der Faltenbalganschluß 1 den von dem Dichtabschnitt 3 räumlich mit Abstand a zu dem Gehäuserand getrennten, ringnutartigen Befestigungsabschnitt 5 auf. Der Befestigungsabschnitt 5 weist eine gußrauhe und weitgehend unbearbeitete Oberfläche 8 auf und hat primär keine Dichtfunktion.
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Wie auch 3 in einem teilweisen Längsschnitt durch den Faltenbalganschluß 1 zeigt, ist das Profil des ringnutartigen Befestigungsabschnitts 5 unsymmetrisch mit einer Flanke 10, die dem Dichtabschnitt 3 abgewandt ist und höher ist, als eine Flanke 11, die sich an dem Dichtabschnitt 3 anschließt. Die höhere Flanke 10 dient als bearbeitete Einführungschräge für eine endseitige Dichtlippe 17 (vgl. 1 und 2) des Faltenbalgs 4, der in den gezeigten Ausführungsbeispielen in 1 bis 5 als Ringwulst 15 gebildet ist und in dem ringnutartigen Befestigungsabschnitt 5 zu liegen kommt.
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Die Breite des Befestigungsabschnitts 5 beträgt etwa die Hälfte der Breite c des Dichtabschnitts 3. Wie die 1 und 2 zeigen, weist der Faltenbalg 4 mehrere Dichtlippen auf. An seinem, dem Gehäuse 2 zugewandten axialen Ende 16 ist die endseitige Dichtlippe 17 auf seinem Innenumfang angeordnet, die ringwulstartig geformt ist.
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In dem Ausführungsbeispiel in den 1 und 2 sind zwei ringwulstartige Dichtlippen 13, 13' und in dem Ausführungsbeispiel in der 4, drei ringwulstartige Dichtlippen 13, 13', 13'' auf der Innenseite des Faltenbalgs 4 zu erkennen, die auf dem Dichtabschnitt 3 zu liegen kommen. Eine endseitige Dichtlippe 17 fehlt in dem Ausführungsbeispiel in 4.
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Auf der Außenseite des Faltenbalgs 4 sind Ringspalte 20 an den Dichtlippen 13, 13', 13'' und 17 sowie an der Wulst 14 angeordnet, deren Tiefe größer als die Breite ist, um die Wandstärke des Faltenbalgs 4 aus fertigungstechnischen Gründen zu vergleichmäßigen und um ein Spannmittel oder Spannband 21 ohne Bildung von Hohlräumen auf dem Faltenbalg 4 im Bereich des Dichtabschnitts 3 und des Befestigungsabschnitts 5 anlegen zu können.
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Eine Fettfüllung 18 ist zwischen dem Wulst 14 und der endseitigen Dichtlippe 17 vorgesehen. Eine weitere Fettfüllung 19 ist zwischen dem Wulst 14 und dem Dichtabschnitt 3 vorgesehen. Sie dienen zur Unterstützung der Dichtfunktion des Faltenbalganschlusses 1, außerdem um bei einer Montage/Demontage des Faltenbalgs 4 ein beschädigungsfreies Aufschieben des Faltenbalgs 4 auf den Faltenbalganschluß 1 zu ermöglichen und verhindern die korrosive Unterwanderung des Gehäuses 2. Der in 5 in einem teilweisen Längsschnitt gezeigte Faltenbalganschluß 1 ist prinzipiell in Bezug auf die räumliche Trennung der Funktion Abdichten (Dichtabschnitt) und Festlegen (Befestigungsabschnitt) gleich aufgebaut, wie in dem in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel. Der Faltenbalganschluß 1 unterscheidet sich lediglich in der Gestalt seines Profils.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Faltenbalganschluß
- 2
- Gehäuse
- 3
- Dichtabschnitt
- 4
- Faltenbalg
- 5
- Befestigungsabschnitt
- 6
- Mantelfläche
- 7
- Längsachse
- 8
- Oberfläche, v. 5
- 9
- Gehäuserand, v. 1
- 10
- Flanke
- 11
- Flanke
- 12
- Innenoberfläche
- 13, 13, 13''
- Dichtlippe
- 14
- Wulst
- 15
- Ringwulst
- 16
- Ende, axial
- 17
- Dichtlippe, endseitig
- 18
- Fettfüllung
- 19
- Fettfüllung
- 20
- Ringspalt
- 21
- Spannband
- 22
- Oberfläche
- 23
- Oberfläche
- a
- Abstand
- b
- Breite
- c
- Breite
