DE102009003822B4

DE102009003822B4 - Druckbeaufschlagbarer Bauteilverbund und Schlauchrollbalg-Luftfeder

Info

Publication number: DE102009003822B4
Application number: DE102009003822.1A
Authority: DE
Inventors: Dirk Rosner
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2009-04-24
Filing date: 2009-04-24
Publication date: 2016-09-01
Anticipated expiration: 2029-04-25
Also published as: DE102009003822A1

Abstract

Druckbeaufschlagbarer Bauteilverbund, aufweisend ein Verbindungsteil mit einem Klemmbereich (2), in dem das Verbindungsteil mittels geeigneter Spannmittel mit einem schlauchförmigen Elastomerbauteil verklemmbar ist, wobei der Klemmbereich (2) eine Klemmkontur mit zumindest einer umlaufenden Erhebung (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerbauteil im Klemmbereich (2) zum Verbindungsteil weisend zumindest zwei Kautschukmischungen (9, 10) mit unterschiedlichem Druckverformungsrest gemäß DIN 53 517 aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen druckbeaufschlagbaren Bauteilverbund, aufweisend ein Verbindungsteil mit einem Klemmbereich, in dem das Verbindungsteil mittels geeigneter Spannmittel mit einem schlauchförmigen Elastomerbauteil verklemmbar ist, wobei der Klemmbereich eine Klemmkontur mit zumindest einer umlaufenden Erhebung aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Schlauchrollbalg-Luftfeder, die einen solchen Bauteilverbund enthält.
Es gibt viele Anwendungsfälle, in denen druckbeaufschlagte Bauteile miteinander zuverlässig und druckdicht verbunden werden müssen, damit eine einwandfreie Funktion des Bauteilverbundes gewährleistet ist. Möglich ist beispielsweise der Anschluss von Schläuchen aus elastomerem Werkstoff an Verbindungsteile bzw. Stutzen in Systemen, welche unter Druck stehende Fluide, wie Wasser, Luft oder Öl, in sich führen. Ein anderer denkbarer Anwendungsfall sind beispielsweise sogenannte Schlauchrollbalg-Luftfedern, welche als Federungsmittel in Kraftfahrzeugen häufig eingesetzt werden. Hierbei wird in der Regel ein aus einem Endlosschlauch abgeschnittener, wulstloser Schlauchrollbalg aus elastomerem Werkstoff mit seinen Enden an Befestigungsteilen dicht angebracht bzw. verklemmt. Üblicherweise erfolgt die Verklemmung mit speziell dafür ausgebildeten Spannmitteln, in der Regel geschlossenen metallischen Spannringen, welche durch plastisches, radiales Verformen auf die Wandung des Schlauchrollbalges fest aufgepresst werden. Im Betriebszustand werden der Schlauchrollbalg, mithin auch die Befestigungsteile, mit Druckluft beaufschlagt, wodurch unter dynamischer Belastung eine federnde Relativbewegung zwischen den Befestigungsteilen möglich ist. Das im Betriebszustand oben befindliche Befestigungsteil wird im Allgemeinen als Anschlussplatte und das unten befindliche Befestigungsteil als Abrollkolben bezeichnet, da dieses kolbenartig ausgebildet ist und sich der Schlauchrollbalg bei der federnden Relativbewegung zwischen Anschlussplatte und Abrollkolben auf der Umfangsfläche des Abrollkolbens abrollt.
Eine nachlassende oder gar fehlerhafte Klemmverbindung zwischen den Bauteilen kann zu einer spürbaren Verschlechterung oder gar zu einem gänzlichen Versagen des Bauteilverbundes führen. Man ist daher ständig bestrebt, die Klemmverbindungen zwischen den druckbeaufschlagten Bauteilen zu verbessern.
Eine Möglichkeit, die Dichtigkeit von Bauteilverbunden in Schlauchrollbalg-Luftfedern zu erhöhen, besteht in der Ausgestaltung des Verbindungsteils, in diesem Falle des Abrollkolbens oder der Anschlussplatte, mit Erhebungen im Klemmbereich, einer so genannten Klemmkontur. Diese Erhebungen können unterschiedlich ausgebildet sein, wie z. B. trapez-, bogen- oder sägezahnförmig, und es können eine oder mehre Erhebungen vorgesehen werden. Derartige druckbeaufschlagbare Bauteilverbunde sind z. B. aus der DE 103 54 574 B3 , der EP 0 151 696 A1 und der DE 10 2004 056 517 A1 bekannt.
Bei Schlauchrollbalg-Luftfedern mit den vorgenannten Klemmkonturen weist das Elastomerbauteil, der Schlauchrollbalg, üblicherweise mehrere durchgehende Gummilagen (Gummischichten) aus vulkanisierten Kautschukmischungen mit dazwischen angeordneten Festigkeitsträgerlagen auf. Die nach innen, zu den Verbindungsteilen weisende Schicht dichtet dabei die Luftfeder gegenüber der Umgebung ab. Ferner ist die nach innen weisende Schicht mit dafür verantwortlich, den Schlauchrollbalg im Klemmbereich zu fixieren. Dabei muss für die innere Schicht ein Kompromiss gefunden werden zwischen einer Kautschukmischung, deren Vulkanisate einen niedrigen Druckverformungsrest zur Erzeugung einer hohen bleibenden Vorspannung unter dem Spannring zur Abdichtung des Balges zeigen, und einer Kautschukmischung, deren Vulkanisate einen hohen Druckverformungsrest zwecks Verbesserung der Verzahnung mit der Klemmkontur aufweisen.
Der Druckverformungsrest einer vulkanisierten Gummimischung ist dabei der Verformungsanteil eines Probekörpers zu einem bestimmten Zeitpunkt nach Entspannung, der, bezogen auf die Zusammendrückung, nicht zurückgefedert ist. Die Bestimmung des Druckverformungsrestes erfolgt gemäß DIN 53 517.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen gattungsgemäßen Bauteilverbund bereitzustellen, der sich durch eine zuverlässige, druckdichte Verklemmung der beteiligten Bauteile und damit eine hohe Lebensdauer auszeichnet.
Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch, dass das Elastomerbauteil im Klemmbereich zum Verbindungsteil weisend zumindest zwei Kautschukmischungen mit unterschiedlichem Druckverformungsrest aufweist.
Der Grundgedanke der Erfindung ist darin zu sehen, dass durch das Einbringen einer zweiten Kautschukmischung in den Klemmbereich der innenliegenden Schicht eine Aufteilung der Funktionen „Halten in der Klemmkontur” und „Abdichten” stattfinden kann. Die verschiedenen Mischungen können optimal hinsichtlich des Druckverformungsrestes und ggf. anderer gewünschter Eigenschaften angepasst werden. Damit kann eine zuverlässige, druckdichte Verklemmung bewirkt werden. Es können auch mehr als zwei Kautschukmischungen mit unterschiedlichem Druckverformungsrest im Klemmbereich angeordnet werden.
Der Druckverformungsrest von Kautschukmischungen lässt sich dabei z. B. durch die verwendeten Polymere, das Vernetzungssystem und den Vernetzungsgrad beeinflussen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Kautschukmischung mit dem höheren Druckverformungsrest zumindest zum Teil im Bereich der Erhebung(en) der Klemmkontur angeordnet. So kann diese Mischung sich besser an die Erhebung anlegen und sich dort gut Verzahnen.
Die Kautschukmischung mit dem niedrigen Druckverformungsrest wird vorzugsweise im Endbereich des Elastomerbauteils, z. B. des Luftfederbalgs, angeordnet, um dort effektiv das Entweichen von Gasen oder Flüssigkeiten zu unterbinden. Dabei erstreckt sich die Kautschukmischung mit dem niedrigeren Druckverformungsrest vorteilhafterweise über zumindest 40% der vom Spannmittel umschlossenen Höhe.
Um ein optimales Ergebnis hinsichtlich der Funktionen „Halten in der Klemmkontur” und „Abdichten” zu erzielen hat es sich als sinnvoll erwiesen, wenn sich die Druckverformungsreste der beiden Kautschukmischungen um zumindest 5% unterscheiden.
Bei dem Elastomerbauteil im Bauteilverbund kann es sich beispielsweise um einen Schlauch handeln, der an einen Verbindungsstutzen oder Auslassstutzen angebracht ist. Bevorzugt ist das Elastomerbauteil allerdings ein Schlauchrollbalg, da so auch die Gefahr von Beschädigungen des schlauchförmigen Teils durch den erfindungsgemäßen Aufbau verringert werden kann.
Es ist vorteilhaft, wenn zumindest ein erfindungsgemäßer Bauteilverbund in einer Schlauchrollbalg-Luftfeder enthalten ist. So kann beispielsweise das Verbindungsteil der Abrollkolben oder die Anschlussplatte sein. Es ist aber selbstverständlich zur weiteren Verbesserung der gesamten Luftfeder auch möglich, dass sowohl der Abrollkolben als auch die Anschlussplatte den erfindungsgemäßen Klemmbereich mit einem Schlauchrollbalg aus zwei unterschiedlichen angrenzenden Kautschukmischungen aufweisen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung mit einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Darin zeigt die einzige Figur schematisch einen erfindungsgemäßen druckbeaufschlagbaren Bauteilverbund im Längsschnitt.
In der Figur ist der obere Teil eines Abrollkolbens 1 einer nicht näher dargestellten Schlauchrollbalg-Luftfeder zu sehen. Der Abrollkolben 1 weist einen Klemmbereich 2 auf, in dem ein Schlauchrollbalg 4 mittels eines Spannrings 3 kraft- und formschlüssig sowie druckdicht verklemmt ist. Ferner ist oben am Abrollkolben 1 aus Metall 6 ein radialer umlaufender Wulst 7 und unten ein radialer umlaufender Absatz 8 ersichtlich, durch die der Klemmbereich 2 axial begrenzt ist.
Der Klemmbereich 2 des Abrollkolbens 1 ist mit einer speziellen Klemmkontur zur Verbesserung der Klemmeigenschaften versehen, wobei die Klemmkontur durch mehrere umlaufende und radial spitz zulaufende Erhebungen 5 geprägt ist. Dadurch ergibt sich eine sägezahnförmige Kontur. Es ist zu erkennen, dass sich im gezeigten Klemm- bzw. Montagezustand das Material des Schlauchrollbalgs 4 an die Kontur anpasst. Es wird ein Kraft- und Formschluss bewirkt.
Der Schlauchrollbalg 4 weist eine zum Abrollkolben 1 weisende Kautschukmischungsschicht 9 aus einer Mischung mit einem hohen Druckverformungsrest auf, die sich gut mit der Kontur verzahnt. Am Ende des Schlauchrollbalges 4 ist eine zweite Kautschukmischung 10 mit niedrigem Druckverformungsrest angeordnet, die durch ihre hohe bleibende Vorspannung eine gute Abdichtung ermöglich.
Eine derart ausgebildete Schlauchrollbalg-Luftfeder zeichnet sich durch eine hohe Druckdichtigkeit und eine hohe Zuverlässigkeit der Verklemmung aus.
Bezugszeichenliste

1: Abrollkolben einer Schlauchrollbalg-Luftfeder
2: Klemmbereich des Abrollkolbens
3: Spannring
4: Schlauchrollbalg
5: Erhebungen
6: metallisches Material
7: umlaufender Wulst
8: umlaufender Absatz
9: Kautschukmischung mit hohem Druckverformungsrest
10: Kautschukmischung mit niedrigem Druckverformungsrest

Claims

Druckbeaufschlagbarer Bauteilverbund, aufweisend ein Verbindungsteil mit einem Klemmbereich (2), in dem das Verbindungsteil mittels geeigneter Spannmittel mit einem schlauchförmigen Elastomerbauteil verklemmbar ist, wobei der Klemmbereich (2) eine Klemmkontur mit zumindest einer umlaufenden Erhebung (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerbauteil im Klemmbereich (2) zum Verbindungsteil weisend zumindest zwei Kautschukmischungen (9, 10) mit unterschiedlichem Druckverformungsrest gemäß DIN 53 517 aufweist.
Bauteilverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukmischung (9) mit dem höheren Druckverformungsrest zumindest zum Teil im Bereich der Erhebung(en) (5) der Klemmkontur angeordnet ist.
Bauteilverbund nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukmischung (10) mit dem niedrigeren Druckverformungsrest im Endbereich des Elastomerbauteils angeordnet ist.
Bauteilverbund nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kautschukmischung (10) mit dem niedrigeren Druckverformungsrest über zumindest 40% der vom Spannmittel umschlossenen Höhe erstreckt.
Bauteilverbund nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von zwei Kautschukmischungen (9, 10) sich die Druckverformungsreste um zumindest 5% unterscheiden.
Bauteilverbund nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerbauteil ein Schlauchrollbalg (4) ist.
Schlauchrollbalg-Luftfeder, die zumindest einen Bauteilverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 6 enthält.