DE102011107580A1

DE102011107580A1 - Bellows for actuator, has support that is arranged in intermediate space to mutually decouple wall layers so that relative movement of bellows wall transversely to thickness direction is enabled

Info

Publication number: DE102011107580A1
Application number: DE102011107580A
Authority: DE
Inventors: Alexander Hildebrandt; Ulrich Böhle; Lars Blassmann
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2011-07-16
Filing date: 2011-07-16
Publication date: 2013-01-17
Anticipated expiration: 2031-07-17
Also published as: DE102011107580B4

Abstract

The bellows (1) has bellows hollow structure (2) that includes flexible bellows wall (4) which surrounds bellows interior (5). The bellows wall includes several folds (6) arranged successively in longitudinal direction. The fold includes intermediate space (18) provided between wall layers (17) spaced apart in thickness direction. A support (22) is arranged in intermediate space to mutually decouple the wall layers so that relative movement of bellows wall transversely to thickness direction is enabled. A supporting layer (23) consists of rubber or silicone.

Description

Die Erfindung betrifft einen Faltenbalg, mit einem als Hohlkörper ausgebildeten, sich in einer Längsrichtung erstreckenden Balgkörper, der über eine im Querschnitt ringförmige, einen Balginnenraum radial außen umschließende biegeflexible Balgwand verfügt, die faltenartig mit in ihrer Längsrichtung aufeinanderfolgenden Falten strukturiert ist.The invention relates to a bellows, with a hollow body formed in a longitudinally extending bellows body, which has a ring-shaped in cross-section, a bellows interior radially outwardly enclosing bending flexible bellows wall, which is structured like a fold with successive in their longitudinal direction wrinkles.

Ein derartiger Faltenbalg kann gemäß DE 10 2005 056 846 B4 beispielsweise als Bestandteil eines Aktors eingesetzt werden. Der Faltenbalg verfügt über einen als Hohlkörper konzipierten Balgkörper mit einer in Längsrichtung faltenartig strukturierten Balgwand, die einen Balginnenraum umschließt, der mittels eines Fluides beaufschlagbar ist, um die Länge des Faltenbalges zu variieren. Die Faltenstruktur ermöglicht dabei eine Längenveränderung des Balgkörpers ohne signifikante Längendehnung der Balgwand. Stattdessen geht die Längenänderung des Balgkörpers mit einer Biegeverformung der Balgwand einher, die in den Bereichen der einzelnen Falten stattfindet und die nicht unerhebliche Beanspruchungen der Balgwand zur Folge haben kann. Insbesondere dann, wenn die Balgwand zur Gewährleistung einer gewissen Innendruckbelastbarkeit des Balgkörpers aus einem verhältnismäßig steifen Material besteht, können im Bereich der Falten beträchtliche Spannungsspitzen auftreten, die letztlich sogar eine Rissbildung in der Balgwand und mithin einen Ausfall des Faltenbalges zur Folge haben können.Such a bellows can according to DE 10 2005 056 846 B4 For example, be used as part of an actuator. The bellows has a bellows body designed as a hollow body with a longitudinally fold-like structured bellows wall, which encloses a bellows interior, which can be acted upon by a fluid to vary the length of the bellows. The fold structure allows a change in length of the bellows body without significant elongation of the bellows wall. Instead, the change in length of the bellows body is accompanied by a bending deformation of the bellows wall, which takes place in the areas of the individual folds and which can result in considerable stresses on the bellows wall. In particular, when the bellows wall to ensure a certain internal pressure load capacity of the bellows body consists of a relatively rigid material, considerable stress spikes can occur in the region of the folds, which can ultimately even cracking in the bellows wall and thus have a failure of the bellows result.

Zwar wäre es denkbar, zur Vermeidung der Biegespannungen die Wanddicke der Balgwand zu reduzieren. Dies wäre allerdings verbunden mit einem Stabilitätsverlust und einer Reduktion der bei einer Nutzung als Aktor erzeugbaren Stellkräfte.Although it would be conceivable to reduce the wall thickness of the bellows wall to avoid the bending stresses. However, this would be associated with a loss of stability and a reduction of the actuating forces that can be generated when used as an actuator.

Im Stand der Technik sind vielfältige weitere Faltenbalgstrukturen bekannt, die alle unter dem gleichen Mangel leiden. Zu erwähnen sind in dieser Hinsicht auf der Basis von Faltenbälgen realisierte Strukturen, die beispielsweise in der DE 10 2006 009 559 B3 , der DE 10 2005 046 160 C5 , der CA 1,280,785 C oder in der DE 199 40 498 A1 beschrieben sind.Various other bellows structures are known in the prior art, all suffering from the same deficiency. Mention should be made in this regard on the basis of bellows realized structures, for example, in the DE 10 2006 009 559 B3 , of the DE 10 2005 046 160 C5 , of the CA 1,280,785 C or in the DE 199 40 498 A1 are described.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Faltenbalg zu schaffen, dessen Balgkörper bei hoher Stabilität und gutem Verformungsvermögen über eine lange Lebensdauer verfügt.The invention has for its object to provide a bellows, the bellows body has high stability and good deformability over a long life.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, dass die Balgwand in ihrer Dickenrichtung einen mehrlagigen Aufbau hat und über mehrere biegeflexible Wandlagen verfügt, die unter Definition eines zwischen ihnen befindlichen Zwischenraumes zueinander beabstandet sind, wobei in dem Zwischenraum Abstützmittel angeordnet sind, die eine gegenseitige Abstützung der Wandlagen in der Dickenrichtung der Balgwand hervorrufen und gleichzeitig zur gegenseitigen Entkopplung der Wandlagen ein relatives Verschieben zwischen den Wandlagen quer zur Dickenrichtung der Balgwand zulassen.To achieve this object is provided in connection with the features mentioned above, that the bellows wall has a multilayer structure in its thickness direction and has a plurality of flexible wall layers, which are spaced by defining a gap between them to each other, wherein support means are arranged in the intermediate space which cause a mutual support of the wall layers in the thickness direction of the bellows wall and at the same time allow relative displacement between the wall layers transversely to the thickness direction of the bellows wall for mutual decoupling of the wall layers.

Somit besteht die Balgwand des Balgkörpers nicht mehr aus einer einstückigen und materialeinheitlichen Struktur, sondern setzt sich aus mehreren biegeflexiblen Wandlagen zusammen, die durch Abstützmittel auf Abstand zueinander gehalten werden, welche sich zwischen den beiden Wandlagen in einem dort befindlichen Zwischenraum befinden. Die Balgwand enthält beispielsweise zwei solcher Wandlagen oder auch eine größere Anzahl solcher Wandlagen, wobei zwischen in der Dickenrichtung der Balgwand benachbarten Wandlagen jeweils ein mit Abstützmitteln versehener Zwischenraum angeordnet ist. Je dünner die Wandlagen ausgebildet sind, desto besser ist ihr Biegevermögen, weil die sich aufbauenden Biegespannungen von der Wanddicke abhängen und umso kleiner sind, je dünner eine Wandlage ist. Setzt sich daher die Balgwand aus mehreren dünnwandigen Wandlagen zusammen, kann verglichen mit einer gleichdicken, einlagigen Balgwand eine signifikante Verringerung der im Bereich der Falten auftretenden Biegespannungen erzielt werden. Wie sich allerdings herausgestellt hat, ist es bei einem derartig mehrlagigen Aufbau der Balgwand wichtig, dass die einzelnen Wandlagen quer zur Dickenrichtung der Balgwand relativ zueinander beweglich sind, so dass zwischen ihnen in der Längsrichtung der gefalteten Balgwand und auch in der Umfangsrichtung dieser Balgwand keine oder zumindest keine relevanten Kräfte übertragbar sind, die die relative Beweglichkeit zwischen den sich umschließenden Wandlagen beeinträchtigen könnten. Vor diesem Hintergrund ist es von Vorteil, dass in dem Zwischenraum zwischen den jeweils in der Dickenrichtung der Balgwand benachbarten Wandlagen Abstützmittel angeordnet sind, die zwar die genannten Wandlagen in der Dickenrichtung der Balgwand gegenseitig abstützen, gleichwohl aber ein relatives Verschieben zwischen diesen Wandlagen quer zur Dickenrichtung der Balgwand zulassen. Durch die gegenseitige Abstützung erreicht man eine hohe Druckfestigkeit der mehrlagigen Balgwand gegen im Balginnenraum herrschende Innendrücke und hat somit keine diesbezüglichen relevanten Einbußen im Vergleich zu einer einstückigen Balgwand gleicher Dimensionierung. Gleichzeitig wird durch die relative Verschiebbarkeit der Wandlagen eine wirksame Entkopplung zwischen diesen Wandlagen erzielt, so dass gegenseitige Behinderungen bei der Biegeverformung der Faltenbereiche ausgeschlossen oder zumindest sehr stark herabgesetzt sind und dementsprechend die in den Wandlagen auftretenden Biegespannungen auch bei großer Längendehnung des Balgkörpers auf einem geringen Niveau liegen. Somit verspricht der Faltenbalg eine hohe Lebensdauer.Thus, the bellows wall of the bellows body no longer consists of a one-piece and uniform material structure, but is composed of several bending flexible wall layers, which are held by supporting means at a distance to each other, which are located between the two wall layers in a space located there. The bellows wall contains, for example, two such wall layers or even a larger number of such wall layers, wherein in each case a space provided with support means is arranged between wall layers adjacent in the thickness direction of the bellows wall. The thinner the wall layers are formed, the better their bending capacity, because the bending stresses arising depend on the wall thickness and are the smaller, the thinner a wall layer. If, therefore, the bellows wall is composed of a plurality of thin-walled wall layers, a significant reduction in the bending stresses occurring in the region of the folds can be achieved compared to an equally thick, single-layer bellows wall. However, as has been found, it is important in such a multi-layered structure of the bellows wall that the individual wall layers are movable transversely to the thickness direction of the bellows wall relative to each other, so that between them in the longitudinal direction of the folded bellows wall and in the circumferential direction of this bellows wall no or at least no relevant forces are transferable, which could affect the relative mobility between the enclosing wall layers. Against this background, it is advantageous that in the intermediate space between each adjacent in the thickness direction of the bellows wall wall support means are arranged, which support each other said wall layers in the thickness direction of the bellows wall, however, however, a relative displacement between these wall layers transverse to the thickness direction allow the bellows wall. Due to the mutual support to reach a high pressure resistance of the multilayer bellows wall against prevailing inside the bellows interior pressures and thus has no relevant relevant losses compared to a one-piece bellows wall of the same dimensions. At the same time an effective decoupling between these wall layers is achieved by the relative displacement of the wall layers, so that mutual disabilities in the bending deformation of the fold areas excluded or at least greatly reduced and, accordingly, the bending stresses occurring in the wall layers even with large elongation of the Bellows body lying on a low level. Thus, the bellows promises a long service life.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Wie schon erwähnt, enthält die mehrlagige Balgwand mindestens zwei durch in dem dazwischen befindlichen Zwischenraum angeordnete Abstützmittel gegenseitig abgestützte Wandlagen. Im einfachsten Fall enthält die Balgwand lediglich zwei derartige Wandlagen und nur einen einzigen, zwischen diesen beiden Wandlagen befindlichen Zwischenraum, in dem sich Abstützmittel befinden. Grundsätzlich kann die Belastbarkeit der Balgwand durch eine Vergrößerung der Anzahl der in der Wand-Dickenrichtung aufeinanderfolgend angeordneten Wandlagen vergrößert werden, so dass eine vorteilhafte Wandstruktur beispielsweise über mindestens drei und vorzugsweise drei bis zehn Wandlagen verfügt, zwischen denen sich jeweils ein mit Abstützmitteln versehener Zwischenraum erstreckt.As already mentioned, the multilayer bellows wall contains mutually supported wall layers by at least two support means arranged in the intermediate space between them. In the simplest case, the bellows wall contains only two such wall layers and only a single intermediate space located between these two wall layers, in which support means are located. In principle, the load capacity of the bellows wall can be increased by increasing the number of wall layers arranged successively in the wall thickness direction, so that an advantageous wall structure has, for example, at least three and preferably three to ten wall layers, between each of which a space provided with support means extends ,

Eine besonders vorteilhafte Formgebung der peripheren Balgwand verfügt über eine im Längsschnitt gesehen mäanderförmige Faltenstruktur. Alle Wandlagen weisen hierbei im Bereich der Falten eine gerundete Formgebung auf, die Spannungsspitzen vermeidet.A particularly advantageous shaping of the peripheral bellows wall has a meandering fold structure seen in longitudinal section. All wall layers here have a rounded shape in the area of the folds, which avoids stress peaks.

Vorzugsweise bestehen die Wandlagen der Balgwand aus einem formstabilen, gleichwohl jedoch bevorzugt dünnwandigen Kunststoffmaterial.Preferably, the wall layers of the bellows wall of a dimensionally stable, but nevertheless preferably thin-walled plastic material.

Besonders vorteilhaft können die einander umschließenden und quasi koaxial zueinander angeordneten Wandlagen durch ein generatives Fertigungsverfahren hergestellt werden, wobei sich insbesondere das sogenannte selektive Lasersintern empfiehlt. Letzteres ist ein Verfahren, bei dem räumliche Strukturen durch Sintern aus einem pulverförmigen Kunststoffmaterial hergestellt werden. Es handelt sich hierbei um ein generatives Schichtbauverfahren, wobei das Werkstück – hier: der mehrlagige Balgkörper – Schicht für Schicht aufgebaut werden kann.Particularly advantageously, the mutually enclosing and quasi coaxially arranged wall layers can be produced by a generative manufacturing process, in particular, the so-called selective laser sintering is recommended. The latter is a method in which spatial structures are produced by sintering from a powdery plastic material. This is a generative layer construction process, whereby the workpiece - here: the multilayer bellows body - can be built up layer by layer.

Als Kunststoffmaterial zur Realisierung der einzelnen Wandlagen empfiehlt sich insbesondere Polyamid.As a plastic material for the realization of the individual wall layers, in particular polyamide is recommended.

Die Abstützmittel sind in einer bevorzugten Ausführungsform des Faltenbalges von einer Abstützschicht gebildet, die aus einem anderen Material als die den Zwischenraum begrenzenden Wandlagen besteht und die in dem Zwischenraum aufgenommen ist. Diese Abstützschicht stützt sich an den beiden den Zwischenraum begrenzenden Wandlagen ab, wobei insbesondere eine flächenhafte Abstützung vorliegt, die vorzugsweise die gesamte, dem Zwischenraum zugewandte Fläche einer jeweiligen Wandlage betrifft.The support means are formed in a preferred embodiment of the bellows of a support layer, which consists of a different material than the gap-limiting wall layers and which is accommodated in the intermediate space. This support layer is supported on the two wall layers delimiting the intermediate space, wherein there is in particular a planar support, which preferably relates to the entire area of a respective wall layer facing the intermediate space.

Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Abstützschicht aus einem zumindest im Wesentlichen inkompressiblen Material besteht, dessen Volumen invariant ist, so dass es in der Dickenrichtung der Balgwand hohe Abstützkräfte aufbauen kann, um die sich sandwichartig umschließenden Wandlagen gegenseitig abzustützen und an einem direkten Kontakt zu hindern.It is considered to be particularly advantageous if the support layer consists of an at least substantially incompressible material whose volume is invariant, so that it can build up high support forces in the thickness direction of the bellows wall to mutually support the wall layers sandwiching each other and to a direct contact to prevent.

Wenn die Abstützschicht insgesamt über eine hohe Flexibilität verfügt, kann sie mit einer oder mit beiden den zugeordneten Zwischenraum begrenzenden Wandlagen durchaus fest verbunden sein, insbesondere stoffschlüssig. Letzteres lässt sich beispielsweise dadurch realisieren, dass in den Zwischenraum ein zunächst noch flüssiges Elastomermaterial eingefüllt wird, das sich beim Abbinden bzw. Elastifizieren mit den Wandlagen verklebt oder in sonstiger Weise stoffschlüssig verbindet. Eine optimale Entkopplung zwischen benachbarten Wandlagen kann allerdings dadurch realisiert werden, dass eine Abstützschicht vorhanden ist, die ohne feste Verbindung an den benachbarten Wandlagen gleitverschieblich anliegt und somit die relative Verschiebbarkeit zwischen den Wandlagen quer zur Dickenrichtung zu optimieren.If the support layer as a whole has a high degree of flexibility, it can certainly be firmly connected to one or both wall layers delimiting the associated gap, in particular materially bonded. The latter can be achieved, for example, by filling an initially still liquid elastomeric material in the intermediate space, which adheres to the wall layers during bonding or elastification or bonds in a materially cohesive manner in other ways. An optimal decoupling between adjacent wall layers, however, can be realized in that a support layer is present, which slidably rests without fixed connection to the adjacent wall layers and thus to optimize the relative displacement between the wall layers transversely to the thickness direction.

Die Abstützschicht kann beispielsweise aus einem Fluid bestehen, wobei insbesondere an eine Flüssigkeit oder an eine Paste gedacht ist. Ein gasförmiges Fluid, beispielsweise Druckluft, wäre allerdings auch möglich, wenn der von ihm aufgebaute Abstützdruck ausreichend groß ist, um die Wandlagen selbst bei einem hohen Innendruck im Balginnenraum an einer radialen Auslenkung mit der Folge einer gegenseitigen Berührung zu hindern.The support layer may for example consist of a fluid, which is intended in particular to a liquid or a paste. However, a gaseous fluid, for example compressed air, would also be possible if the support pressure built up by it is sufficiently large to prevent the wall layers from radial contact with the result of mutual contact even at a high internal pressure in the interior of the bellows.

Die Abstützschicht kann auch aus einem Pulver oder Granulat bestehen. Dieses kann beispielsweise nach der Herstellung des mehrlagigen Balgkörpers in den mindestens einen Zwischenraum eingefüllt werden.The backing layer can also consist of a powder or granules. This can be filled, for example, after the production of the multilayer bellows body in the at least one space.

Vorzugsweise ist der Balgkörper generativ gefertigt. Hierbei besteht die vorteilhafte Möglichkeit, die Abstützschicht dadurch zu realisieren, dass man das zur Fertigung verwendete pulverförmige Ausgangsmaterial in dem zwischen benachbarten Wandlagen befindlichen Bereich energetisch nicht behandelt, so dass es im Ursprungszustand verbleibt und den Zwischenraum ausfüllt. Hierdurch erspart man sich ein nachträgliches Befüllen des Zwischenraumes.Preferably, the bellows body is made generative. In this case, there is the advantageous possibility of realizing the supporting layer by not energetically treating the pulverulent starting material used for the production in the region located between adjacent wall layers, so that it remains in the original state and fills the intermediate space. This saves you a subsequent filling of the gap.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, die Abstützschicht als Festkörper mit insbesondere gummielastischen Eigenschaften zu realisieren. Beispielsweise kann die Abstützschicht aus einer Materialschicht aus Gummi oder Silikon bestehen.A further embodiment provides to realize the support layer as a solid body with particular rubber-elastic properties. For example, the support layer may consist of a material layer of rubber or silicone.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Faltenbalges bestehen die Abstützmittel aus einer Vielzahl von zueinander beabstandeten Stützstreben, die sich in dem Zwischenraum jeweils in der Dickenrichtung der Balgwand zwischen den beiden Wandlagen erstrecken. Zwischen den einzelnen Stützstreben liegende Bereiche des Zwischenraumes können dabei als mindestens ein ungefüllter Hohlraum verbleiben oder mit einer Abstützschicht der oben bereits geschilderten Art befüllt sein. Zur vorteilhaften Realisierung empfiehlt es sich, die Stützstreben jeweils mit zumindest einer der Wandlagen einstückig auszubilden. Eine einstückige Ausbildung der Stützstreben mit jeweils beiden Wandlagen wird bevorzugt. Eine solche Bauform lässt sich vor allem mittels eines generativen Fertigungsverfahrens sehr einfach realisieren.In a further embodiment of the bellows, the support means consist of a plurality of mutually spaced support struts which extend in the intermediate space respectively in the thickness direction of the bellows wall between the two wall layers. Between the individual support struts lying areas of the intermediate space can remain as at least one unfilled cavity or be filled with a support layer of the above-mentioned type. For advantageous implementation, it is recommended that the support struts in each case with at least one of the wall layers form integrally. A one-piece design of the support struts, each with two wall layers is preferred. Such a design can be realized very easily, especially by means of a generative manufacturing process.

Um die Verschiebbarkeit der durch die Stützstreben gegenseitig abgestützten Wandlagen zu gewährleisten, sind die Stützstreben zweckmäßigerweise entweder nur lose anliegend an den Wandlagen angeordnet oder gelenkig mit den Wandlagen verbunden. Beispielsweise könnten sie einstückig über nach Art von Filmscharnieren ausgebildete Gelenke mit den Wandlagen verbunden sein. Bei einem nur losen Kontakt empfiehlt es sich, die vorhandene Vielzahl von Stützstreben mittels eines sich in dem Zwischenraum erstreckenden Stützkorsetts in der gewünschten Relativlage gegenseitig zu fixieren.In order to ensure the displaceability of the mutually supported by the support struts wall layers, the support struts are expediently either loosely fitting arranged on the wall layers or hinged to the wall layers. For example, they could be integrally connected via hinges designed in the manner of film hinges with the wall layers. In the case of only loose contact, it is recommended that the existing plurality of support struts be mutually fixed in the desired relative position by means of a support corset extending in the intermediate space.

An ihren axialen Endbereichen sind die von den Abstützmitteln gegenseitig abgestützten Wandlagen zweckmäßigerweise fest miteinander verbunden, so dass sie dort keinerlei Relativbewegung zueinander ausführen können. Dies geschieht insbesondere dadurch, dass sie – beispielsweise einstückig – an je einem axial angeordneten Kopfstück des Balgkörpers angebracht sind. Sie können aber auch direkt einstückig miteinander verbunden sein.At their axial end regions, the mutually supported by the support means wall layers are suitably firmly connected to each other so that they can perform there any relative movement to each other. This is done in particular by the fact that they are - for example in one piece - attached to each an axially disposed headpiece of the bellows body. But they can also be connected directly in one piece.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. In this show:

1 eine bevorzugte erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Faltenbalges in einer Seitenansicht, wobei der Faltenbalg vorzugsweise eine kreisförmige Außenkontur hat, wie dies in 7 anhand eines zweiten Ausführungsbeispiels illustriert ist, 1 a preferred first embodiment of the bellows according to the invention in a side view, wherein the bellows preferably has a circular outer contour, as in 7 illustrated by a second embodiment,

2 einen Längsschnitt durch den Faltenbalg aus 1 gemäß Schnittlinie II-II, 2 a longitudinal section through the bellows 1 according to section line II-II,

3 den in 2 strichpunktiert umrahmten Ausschnitt III in einer vergrößerten Darstellung, 3 the in 2 dash-dotted framed section III in an enlarged view,

4 einen Ausschnitt einer Balgwand mit einem modifizierten Aufbau, wobei der Ausschnitt dem in 3 strichpunktiert umrahmten Bereich IV entspricht, 4 a section of a bellows wall with a modified structure, wherein the cutout in the 3 dash-dotted framed area corresponds to IV

5 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Faltenbalges in einem Längsschnitt gemäß Schnittlinie V-V aus 7, 5 a second embodiment of the bellows according to the invention in a longitudinal section along section line VV 7 .

6 den in 5 strichpunktiert umrahmten Ausschnitt VI in einer vergrößerten Darstellung, 6 the in 5 dash-dotted framed section VI in an enlarged view,

7 einen Querschnitt durch den Faltenbalg aus 5 gemäß dortiger Schnittlinie VII-VII und 7 a cross section through the bellows 5 according to section line VII-VII and

8 den in 7 strichpunktiert umrahmten Ausschnitt VIII in einer vergrößerten Darstellung. 8th the in 7 dash-dotted framed section VIII in an enlarged view.

Die aus der Zeichnung ersichtlichen Ausführungsbeispiele des in seiner Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichneten erfindungsgemäßen Faltenbalges enthalten jeweils einen Balgkörper 2, der eine Längserstreckung mit zugehöriger Längsachse 3 aufweist.The apparent from the drawings embodiments of the entirety with reference numeral 1 designated bellows according to the invention each contain a bellows body 2 , the one longitudinal extension with associated longitudinal axis 3 having.

Ein wesentlicher Bestandteil des als Hohlkörper ausgebildeten Balgkörpers 2 ist eine im Querschnitt – siehe 7 – ringförmig ausgebildete Balgwand 4, die die radial außen liegende periphere Begrenzungswand eines Balginnenraumes 5 des Balgkörpers 2 bildet.An essential part of the formed as a hollow body bellows body 2 is a cross section - see 7 - Ring-shaped bellows wall 4 , which is the radially outer peripheral boundary wall of a bellows interior 5 of the bellows body 2 forms.

Die Balgwand 4 verfügt über eine Faltenstruktur. Sieht man von dieser Faltenstruktur ab, ist sie insgesamt im Wesentlichen hohlzylindrisch gestaltet, kann aber auch hiervon abweichende Grundformen aufweisen, so beispielsweise eine sich in der axialen Richtung verjüngende konische Grundform.The bellows wall 4 has a fold structure. Apart from this wrinkle structure, it is designed substantially hollow cylindrical overall, but may also have deviating basic shapes, such as a tapered conical shape in the axial direction.

Die Faltenstruktur äußert sich in einer in der Achsrichtung der Längsachse 3 aufeinanderfolgenden Anordnung einer Mehrzahl ineinander übergehender ringförmiger Falten 6. Hierbei wechseln sich in der Längsrichtung des Balgkörpers 2 Innenfalten 6a kleineren Durchmessers mit Außenfalten 6b größeren Durchmessers ab.The fold structure manifests itself in a direction of the axis of the longitudinal axis 3 successive arrangement of a plurality of overlapping annular folds 6 , This change in the longitudinal direction of the bellows body 2 interior wrinkles 6a smaller diameter with outer folds 6b larger diameter.

Im Bereich der Innenfalten 6a ist die Balgwand 4 außen jeweils tailliert beziehungsweise weist eine konzentrische Einschnürung auf. Im Bereich ihrer Außenfalten 6b verfügt sie am Außenumfang über je einen zur Längsachse 3 konzentrischen Scheitelbereich, dessen Durchmesser größer ist als der vorgenannte Taillenbereich.In the area of the inner folds 6a is the bellows wall 4 each outside waisted or has a concentric constriction. In the area of their outer folds 6b it has on the outer circumference via one each to the longitudinal axis 3 concentric peak area whose diameter is larger than the aforementioned waist area.

Im Längsschnitt gesehen hat die Balgwand 4 einen abwechselnd nach radial innen und nach radial außen orientierten Verlauf mit axial aufeinanderfolgend angeordneten ringförmigen Faltenschenkeln 7, die in den taillierten Bereichen und in den Scheitelbereichen abwechselnd durch je einen inneren Übergangs-Wandabschnitt 8 und einen äußeren Übergangs-Wandabschnitt 9 miteinander verbunden sind.Seen in longitudinal section has the bellows wall 4 an alternately radially inwardly and radially outwardly oriented course with axially successively arranged annular fold legs 7 used in the waisted areas and in the Apex areas alternately by an inner transition wall section 8th and an outer transition wall section 9 connected to each other.

Die Übergangs-Wandabschnitte 8, 9 sind im Längsschnitt gesehen vorzugsweise abgerundet, so dass die Balgwand 4 im Längsschnitt gesehen insbesondere über eine mäanderförmige Faltenstruktur verfügt.The transition wall sections 8th . 9 are preferably rounded in longitudinal section, so that the bellows wall 4 seen in longitudinal section in particular has a meandering fold structure.

An seinen beiden einander axial entgegengesetzten Stirnseiten weist der Balgkörper 2 zweckmäßigerweise jeweils ein Kopfstück auf, wobei zur besseren Unterscheidung im Folgenden von einem ersten Kopfstück 12 und einem zweiten Kopfstück 13 die Rede ist. Die Kopfstücke 12, 13 können beispielsweise scheibenförmig ausgebildet sein. Während die Balgwand 4 den Balginnenraum 5 radial umfangsseitig begrenzt, fungieren die beiden Kopfstücke 12, 13 als axiale Begrenzungswände des Balginnenraumes 5.At its two mutually axially opposite end faces, the bellows body 2 expediently in each case a head piece, wherein for better distinction in the following of a first head piece 12 and a second header 13 the speech is. The head pieces 12 . 13 For example, they can be disc-shaped. While the bellows wall 4 the bellows interior 5 bounded radially on the circumference, the two head pieces act 12 . 13 as axial boundary walls of the bellows interior 5 ,

Die Balgwand 4 hat zwei einander axial entgegengesetzt orientierte axiale Endbereiche 12a, 13a, die unter Abdichtung am jeweils zugeordneten Kopfstück 12, 13 befestigt sind. In vorteilhafter Ausgestaltung sind die Endbereiche 12a, 13a mit dem zugehörigen Kopfstück 12, 13 einstückig verbunden. Dies trifft für alle in der Zeichnung illustrierten Ausführungsbeispiele zu.The bellows wall 4 has two axially oppositely oriented axial end portions 12a . 13a under sealing on the respectively assigned head piece 12 . 13 are attached. In an advantageous embodiment, the end regions 12a . 13a with the associated head piece 12 . 13 integrally connected. This applies to all embodiments illustrated in the drawing.

In den Balginnenraum 5 mündet zweckmäßigerweise mindestens ein den Balgkörper 2 durchsetzender Fluidkanal 14 ein. Dieser Fluidkanal 14 durchsetzt genauer gesagt zweckmäßigerweise mindestens eines der beiden Kopfstücke 12, 13. Durch ihn hindurch kann der Balginnenraum 5 gesteuert mit einem fluidischen Druckmedium beaufschlagt werden. Durch eine solche Fluidbeaufschlagung des Balginnenraumes 5 lässt sich eine axiale Expansion oder axiale Komprimierung des Balgkörpers 2 hervorrufen, mit dem Effekt, dass sich die beiden Kopfstücke 12, 13 in Achsrichtung der Längsachse 3 voneinander entfernen oder aneinander annähern. Dies ermöglicht eine Nutzung des Faltenbalges 1 als Aktor zur Betätigung beliebiger, an seinen Kopfstücken 12, 13 angreifender Strukturen. Solche Strukturen können insbesondere Komponenten eines Roboterarmes oder einer zur Handhabung von Gegenständen nutzbaren Handhabungseinrichtung sein.In the bellows interior 5 expediently at least one bellows body 2 passing fluid channel 14 one. This fluid channel 14 Specifically, expediently passes through at least one of the two head pieces 12 . 13 , Through him the bellows interior can 5 controlled by a fluidic pressure medium to be acted upon. By such fluid loading of the bellows interior 5 can be an axial expansion or axial compression of the bellows body 2 cause, with the effect that the two head pieces 12 . 13 in the axial direction of the longitudinal axis 3 Remove from each other or approach each other. This allows use of the bellows 1 as an actuator for the operation of any, on its head pieces 12 . 13 attacking structures. Such structures may in particular be components of a robot arm or a handling device that can be used for handling objects.

Zur Fixierung an externen Strukturen kann mindestens ein Kopfstück 13 über eine exemplarisch von einem Befestigungsloch 15 gebildete Befestigungsschnittstelle verfügen. Dieses Befestigungsloch 15 ist während des Betriebes des Faltenbalges 1 dicht verschlossen. Allerdings kann das Befestigungsloch 15 bei Bedarf auch als Fluidkanal 14 zur gesteuerten Fluidbeaufschlagung des Balginnenraumes 5 genutzt werden.For fixing to external structures, at least one head piece 13 about an example of a mounting hole 15 have formed mounting interface. This attachment hole 15 is during the operation of the bellows 1 tightly closed. However, the mounting hole can 15 if required also as a fluid channel 14 for the controlled fluid admission of the bellows interior 5 be used.

Die Längenvariation des Balgkörpers 2 geht einher mit einer axialen Dehnung oder einem axialen Zusammendrücken der faltenartig strukturierten Balgwand 4. Wenn sich die Kopfstücke 12, 13 voneinander entfernen, wird die Balgwand 4 im Bereich ihrer Falten 6 jeweils lokal aufgebogen, wobei die Übergangs-Wandabschnitte 8, 9 aufgespreizt werden. Gleichzeitig entfernen sich die Faltenschenkel 7 voneinander. Wenn daran anschließend die Kopfstücke 12, 13 aufgrund einer Druckentlastung des Balginnenraumes 5 sich wieder aneinander annähern, kehrt die Balgwand 4 in ihre Ursprungsstruktur zurück, was insbesondere auch dadurch bedingt ist, dass die Balgwand 4 über biegeflexible und insbesondere biegeelastische Eigenschaften verfügt.The length variation of the bellows body 2 goes hand in hand with an axial stretching or an axial compression of the fold-like structured bellows wall 4 , When the head pieces 12 . 13 remove each other, the bellows wall 4 in the area of their wrinkles 6 each bent up locally, wherein the transition wall sections 8th . 9 be spread. At the same time remove the pleat legs 7 from each other. Then, when the head pieces 12 . 13 due to a pressure relief of the bellows interior 5 to approach each other again, the bellows wall returns 4 in their original structure, which is particularly due to the fact that the bellows wall 4 has flexurally flexible and in particular flexurally elastic properties.

Im drucklosen Zustand des Balginnenraumes 5 nehmen die beiden Kopfstücke 12, 13 eine maximal aneinander angenäherte Grundstellung ein. Diese Grundstellung ist insbesondere bedingt durch die Formstabilität der gefalteten Balgwand 4. Die Balgwand 4 ist in dieser Grundstellung vorzugsweise spannungsneutral. Wird die Balgwand 4 ausgehend hiervon axial gedehnt, bauen sich in der Wandstruktur und insbesondere in den Übergangs-Wandabschnitten 8, 9 Biegespannungen auf, die einen Rückstelleffekt haben und dazu beitragen, dass sich die Balgwand 4 wieder axial zusammenzieht, wenn der Balginnenraum 5 druckentlastet wird.In the pressureless state of the bellows interior 5 take the two head pieces 12 . 13 a maximum approximate basic position. This basic position is due in particular to the dimensional stability of the folded bellows wall 4 , The bellows wall 4 is preferably voltage neutral in this basic position. Will the bellows wall 4 Starting from this axially stretched, build in the wall structure and in particular in the transition wall sections 8th . 9 Bending stresses that have a reset effect and help to make the bellows wall 4 contracts axially again when the bellows interior 5 relieved of pressure.

Eine besondere Struktur der Balgwand 4 verhindert deren Überbeanspruchung und gewährleistet eine lange Lebensdauer mit einer sehr großen Anzahl von Betätigungszyklen. Die getroffenen Maßnahmen bewirken eine sehr hohe Biegewechselfestigkeit der Faltenstruktur in allen Bereichen und dabei insbesondere auch im Bereich der axial aufeinanderfolgend angeordneten Falten 6.A special structure of the bellows wall 4 prevents their overuse and ensures a long life with a very large number of actuation cycles. The measures taken cause a very high fatigue strength of the wrinkle structure in all areas and in particular also in the region of axially successively arranged folds 6 ,

Die erwähnten Maßnahmen zur Verbesserung der Dauerfestigkeit der Balgwand 4 enthalten einen mehrlagigen Aufbau der Balgwand 4. Die Balgwand 4, die eine gewisse Wanddicke aufweist, verfügt über mehrere schichtförmig ausgebildete Wandlagen 16, die jeweils biegeflexible und insbesondere biegeelastische Eigenschaften haben und die in der Dickenrichtung 17 der Balgwand 4 mit Abstand zueinander angeordnet sind. Durch die Beabstandung der Wandlagen 16 ergibt sich zwischen jeweils zwei in der Dickenrichtung 17 aufeinanderfolgend angeordneten Wandlagen 16 jeweils ein Zwischenraum 18, der jedoch nicht völlig leer ist, sondern in dem Abstützmittel 22 angeordnet sind, durch die die den betreffenden Zwischenraum 18 radial außen und radial innen begrenzenden Wandlagen 16 in der Dickenrichtung 17 der Balgwand 4 gegeneinander abgestützt sind.The measures mentioned to improve the fatigue strength of the bellows wall 4 contain a multilayer construction of the bellows wall 4 , The bellows wall 4 , which has a certain wall thickness, has a plurality of layered wall layers 16 , which each have flexurally flexible and in particular flexurally elastic properties and those in the thickness direction 17 the bellows wall 4 are arranged at a distance from each other. By the spacing of the wall layers 16 results between two each in the thickness direction 17 successively arranged wall layers 16 one space each 18 which is not completely empty, but in the support means 22 are arranged by which the respective space 18 radially outside and radially inside limiting wall layers 16 in the thickness direction 17 the bellows wall 4 are supported against each other.

Durch die Abstützmittel 22 können signifikante Relativbewegungen zwischen den Wandlagen 16 in der Dickenrichtung 17 der Balgwand 4 verhindert werden, wobei jedenfalls gewährleistet ist, dass sich die benachbarten Wandlagen 16 im Bereich des Zwischenraumes 18 unabhängig vom Betätigungszustand des Faltenbalges 1 beziehungsweise des Balgkörpers 2 niemals direkt berühren. By the support means 22 can significant relative movements between the wall layers 16 in the thickness direction 17 the bellows wall 4 be prevented, in any case, it is guaranteed that the adjacent wall layers 16 in the area of the gap 18 regardless of the operating state of the bellows 1 or the bellows body 2 never touch directly.

Der mehrlagige Aufbau der Balgwand 4 hat zur Folge, dass zum Erhalt einer gewünschten Druckfestigkeit der Balgwand 4 die einzelnen Wandlagen 16 für sich gesehen jeweils eine wesentlich geringere Wanddicke aufweisen können oder aufweisen als eine über eine vergleichbare Druckfestigkeit verfügende und lediglich einlagige beziehungsweise einstückige Balgwand 4. Dies hat zur Folge, dass die bei der axialen Verformung des Balgkörpers 2 in den Wandlagen 16 auftretenden Biegespannungen wesentlich geringer sind als bei einer konventionellen, einstückigen Balgwand.The multilayer structure of the bellows wall 4 As a result, to obtain a desired compressive strength of the bellows wall 4 the individual wall layers 16 each may have a substantially smaller wall thickness per se or have as compared to a comparable compressive strength and having only one-piece or one-piece bellows wall 4 , This has the consequence that in the axial deformation of the bellows body 2 in the wall layers 16 occurring bending stresses are much lower than in a conventional, one-piece bellows wall.

Allerdings ist es nicht nur der mehrlagige und intern abgestützte Aufbau der Balgwand allein, der für die Verringerung der strukturellen Belastung verantwortlich ist. Ein wesentlicher Faktor ist auch die Ausgestaltung der Abstützmittel 22 und deren Zusammenwirken mit den Wandlagen 16, wobei die Besonderheit darin besteht, dass die Abstützmittel 22 so ausgebildet und angeordnet sind, dass sie ein relatives Verschieben der durch sie jeweils unmittelbar abgestützten Wandlagen 16 quer zur Dickenrichtung 17 der Balgwand 4 zulassen. Auf diese Weise sind die mehreren Wandlagen 16 in der Längsrichtung der Balgwand 4 und auch in deren Umfangsrichtung voneinander entkoppelt und relativ zueinander schwimmend gelagert. Mithin können sich die Wandlagen 16 bei ihren Verformungen nicht oder zumindest nicht relevant gegenseitig beeinflussen bzw. in ihrem Verformungsvermögen behindern. Dies ist vorteilhaft, weil insbesondere in den Bereichen der Falten 6 die Krümmungsradien der radial aufeinandergeschichteten Wandlagen 16 unterschiedlich groß sind und folglich die bei der axialen Verformung der Balgwand 4 auftretenden Biegeverformungswege der Wandlagen 16 unterschiedlich groß sind.However, it is not just the multi-layered and internally supported construction of the bellows wall alone that is responsible for reducing the structural burden. An essential factor is the design of the support means 22 and their interaction with the wall layers 16 , wherein the special feature is that the support means 22 are formed and arranged so that they move relative to each supported directly by them wall layers 16 transverse to the thickness direction 17 the bellows wall 4 allow. In this way, the several wall layers 16 in the longitudinal direction of the bellows wall 4 and decoupled from each other in the circumferential direction and floating relative to each other. Consequently, the wall layers can 16 In their deformations, they do not influence each other, or at least do not affect each other, or impede their ability to deform. This is beneficial because especially in the areas of wrinkles 6 the radii of curvature of the radially stacked wall layers 16 are different in size and consequently in the axial deformation of the bellows wall 4 occurring Biegeverformungswege the wall layers 16 are different in size.

Mit einer derart aufgebauten Balgwand 4 können die in der Balgwand auftretenden Biegewechselspannungen auf einem sehr niedrigen Niveau gehalten werden, was eine hohe Lebensdauer des Balgkörpers 2 begünstigt.With a bellows wall constructed in this way 4 The alternating bending stresses occurring in the bellows wall can be kept at a very low level, which ensures a long life of the bellows body 2 favored.

Die Anzahl der vorhandenen Wandlagen 16, deren Wanddicke untereinander zweckmäßigerweise identisch ist, ist prinzipiell beliebig. Grundsätzlich wird man versuchen, die Wanddicke der einzelnen Wandlagen 16 möglichst gering zu halten und die gewünschte Festigkeit gegenüber dem im Balginnenraum 5 auftretenden fluidischen Innendruck durch eine entsprechend größere Anzahl konzentrisch geschichteter Wandlagen 16 zu gewährleisten.The number of existing wall layers 16 whose wall thickness is expediently identical to one another is in principle arbitrary. Basically, you will try the wall thickness of the individual wall layers 16 To keep as low as possible and the desired strength over that in the bellows interior 5 occurring fluidic internal pressure by a correspondingly greater number of concentrically layered wall layers 16 to ensure.

Jede Wandlage 16 kann über ihre gesamte Ausdehnung hinweg eine gleichbleibende Wanddicke haben oder aber auch eine variierende Wanddicke mit Bereichen voneinander abweichender Wanddicken.Every wall situation 16 can have a constant wall thickness over its entire extent, or else a varying wall thickness with regions of differing wall thicknesses.

Mit Ausnahme des in 4 gezeigten Ausführungsbeispiels ist die Balgwand 4 der in der Zeichnung abgebildeten Balgkörper 2 aus jeweils nur genau zwei durch dazwischen angeordnete Abstützmittel 22 gegenseitig abgestützten Wandlagen 16 aufgebaut. Das Ausführungsbeispiel der 4 illustriert einen dreilagigen Wandaufbau mit insgesamt drei Wandlagen 16 und zwei Zwischenräumen 18, so dass durch die in den Zwischenräume 18 angeordneten Abstützmittel 22 die äußerste und die innerste Wandlage 16 jeweils einseitig und die dazwischen angeordnete mindestens eine weitere Wandlage 16 beidseitig abgestützt werden.With the exception of in 4 the embodiment shown is the bellows wall 4 the bellows body shown in the drawing 2 from only exactly two by interposed support means 22 mutually supported wall layers 16 built up. The embodiment of 4 illustrates a three-layer wall construction with a total of three wall layers 16 and two spaces 18 so that through in the interstices 18 arranged support means 22 the outermost and the innermost wall layer 16 each one-sided and arranged therebetween at least one further wall layer 16 be supported on both sides.

Ist eine Balgwand 4 aus mehr als zwei Wandlagen 16 aufgebaut, können die dadurch definierten mehreren Zwischenräume 18 durchaus mit Abstützmitteln 22 unterschiedlichen Typs bestückt sein, wobei sich jedoch aufgrund der einfacheren Fertigung der Einsatz gleichartiger Abstützmittel 22 empfiehlt.Is a bellows wall 4 from more than two wall layers 16 constructed, can be defined by the several spaces 18 certainly with support means 22 be equipped different types, but due to the simpler production of the use of similar support means 22 recommends.

Die einzelnen Wandlagen 16 bestehen vorzugsweise aus einem formstabilen und dennoch biegeelastischen Kunststoffmaterial. Vorzugsweise kommt Polyamid zur Anwendung.The individual wall layers 16 preferably consist of a dimensionally stable and yet flexible plastic material. Preferably, polyamide is used.

Jede Wandlage 16 erstreckt sich ausgehend von der einen Stirnseite der Balgwand 4 durchgängig bis hin zur entgegengesetzten anderen Stirnseite der Balgwand 4. An beiden Stirnseiten der Balgwand 4 sind jeweils sämtliche zum Aufbau der Balgwand 4 herangezogenen Wandlagen 16 fest miteinander verbunden. Exemplarisch wird die feste Verbindung dadurch realisiert, dass jede Wandlage 16 unabhängig von der jeweils anderen mindestens einen Wandlage 16 am zugeordneten Kopfstück 12, 13 befestigt ist, wobei die Befestigung vorzugsweise durch eine einstückige Gestaltung realisiert ist. Auf diese Weise bilden die beiden Kopfstücke 12, 13 und sämtliche Wandlagen 16 gemeinsam einen einzigen, aus nur einem Stück bestehenden Körper.Every wall situation 16 extends from one end face of the bellows wall 4 consistently up to the opposite other end of the bellows wall 4 , At both ends of the bellows wall 4 are all all for the construction of the bellows wall 4 used wall layers 16 firmly connected. By way of example, the fixed connection is realized by each wall layer 16 independent of the other at least one wall layer 16 on the associated head piece 12 . 13 is fastened, wherein the attachment is preferably realized by a one-piece design. In this way, the two head pieces form 12 . 13 and all wall layers 16 together a single, one-piece body.

Abweichend vom Ausführungsbeispiel können die Wandlagen 16 endseitig auch direkt und insbesondere einstückig miteinander verbunden sein.Deviating from the embodiment, the wall layers 16 end also directly and in particular integrally connected to each other.

Im Folgenden sollen verschiedene, besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Abstützmittel 22 beschrieben werden.Below are various, particularly advantageous embodiments of the support means 22 to be discribed.

Bei dem anhand 1 bis 4 illustrierten Balgkörper 2 bestehen die Abstützmittel 22 aus einer in dem Zwischenraum 18 angeordneten Abstützschicht 23, die sich zweckmäßigerweise durchgängig und somit großflächig an beiden den Zwischenraum 18 begrenzenden Wandlagen 16 abstützt. In the case of 1 to 4 illustrated bellows body 2 exist the support means 22 from one in the gap 18 arranged support layer 23 , Which expediently continuous and thus large area at both the gap 18 limiting wall layers 16 supported.

Jede Wandlage 16 hat eine dem von ihr begrenzten Zwischenraum 18 zugewandte Wandfläche, die als Begrenzungsfläche 24 bezeichnet sei und die sich durchgehend mit gleicher Faltenstruktur wie die Balgwand 4 zwischen den beiden axialen Stirnseiten der Balgwand 4 erstreckt. Somit ergibt sich zweckmäßigerweise ein in der Längsrichtung der Balgwand 4 durchgehender Zwischenraum 18, der bevorzugt vollständig von der Abstützschicht 23 ausgefüllt ist. Die Begrenzungsflächen 24 stehen mithin zweckmäßigerweise jeweils vollflächig in Kontakt mit der Abstützschicht 23.Every wall situation 16 has a space that is limited by it 18 facing wall surface, which serves as a boundary surface 24 is designated and the continuous with the same fold structure as the bellows wall 4 between the two axial end faces of the bellows wall 4 extends. Thus, a result in the longitudinal direction of the bellows wall expediently 4 continuous space 18 that prefers completely from the backing layer 23 is filled. The boundary surfaces 24 are therefore suitably in each case over the entire surface in contact with the backing layer 23 ,

Durch einen solchen Schichtaufbau der Abstützmittel 22 wird eine sehr gleichmäßige Abstützung zwischen den Wandlagen 16 in der Dickenrichtung 17 der Balgwand 4 erzielt.By such a layer structure of the support means 22 becomes a very even support between the wall layers 16 in the thickness direction 17 the bellows wall 4 achieved.

Die Abstützschicht 23 kann aus jedem beliebigen, eine Abstützwirkung entfaltenden Medium oder Material bestehen. Vorzugsweise besteht sie aus einem zumindest im Wesentlichen inkompressiblen Material, das volumeninvariant ist. Beispielsweise besteht die Abstützschicht 23 hierbei aus einem Material mit gummielastischen Eigenschaften, beispielsweise unmittelbar aus Gummi oder aus Silikon oder aus einem Elastomerkunststoff.The backing layer 23 can consist of any, a supporting effect unfolding medium or material. Preferably, it consists of an at least substantially incompressible material that is volume invariant. For example, there is the backing layer 23 in this case of a material with rubber-elastic properties, for example, directly from rubber or silicone or from an elastomeric plastic.

Ersichtlich kann die Abstützschicht 23 ohne weiteres aus einem Festkörper bestehen, der über eine ausreichende Nachgiebigkeit verfügt, um die Biegeumformung der Wandlagen 16 nicht zu beeinträchtigen.Obviously, the backing layer 23 readily consist of a solid body, which has a sufficient flexibility to the bending deformation of the wall layers 16 not to interfere.

In diesem Zusammenhang ist es von besonderem Vorteil, wenn die Abstützschicht 23 ohne feste Verbindung gleitverschieblich nur lose an den sie beidseits flankierenden Begrenzungsflächen 24 der Wandlagen 16 anliegt. Bei den Ausführungsbeispielen der 2 bis 4 ist dies der Fall. Dieser gleitverschiebliche Kontakt ermöglicht relative Verschiebebewegungen zwischen der Abstützschicht 23 und den die Abstützschicht 23 begrenzenden Wandlagen 16 in bevorzugt allen Richtungen mit Ausnahme in der Dickenrichtung 17 der Balgwand 4. Somit können sich die mehreren Wandlagen 16 ohne gegenseitige Behinderung relativ zueinander bewegen bzw. verformen.In this context, it is of particular advantage if the backing layer 23 slidable without fixed connection only loosely on the boundary surfaces flanking on both sides 24 the wall layers 16 is applied. In the embodiments of the 2 to 4 Is that the case. This slidable contact allows relative displacement movements between the support layer 23 and the backing layer 23 limiting wall layers 16 in preferably all directions except in the thickness direction 17 the bellows wall 4 , Thus, the multiple wall layers can 16 move or deform relative to each other without mutual interference.

Bei einer weiteren Ausführungsform besteht die Abstützschicht 23 aus einem Fluid und hierbei insbesondere aus einem inkompressiblen Fluid. Vorzugsweise wird einer Flüssigkeit oder eine Paste als fluidische Abstützschicht 23 eingesetzt. Eine solche Ausgestaltung ist exemplarisch in 4 anhand der dort in einem der Zwischenräume 18 angeordneten Abstützmittel 22 illustriert und zur besseren Erkennbarkeit zusätzlich mit Bezugsziffer 23a kenntlich gemacht.In a further embodiment, the support layer 23 from a fluid and in particular from an incompressible fluid. Preferably, a liquid or a paste is used as a fluidic support layer 23 used. Such an embodiment is exemplary in 4 based on there in one of the interstices 18 arranged support means 22 illustrated and for better visibility in addition with reference numeral 23a indicated.

Auch beispielsweise aus einem Pulver oder Granulat kann die Abstützschicht 23 ohne weiteres bestehen. Auch eine solche Ausgestaltung ist in 4 anhand der in einem weiteren Zwischenraum 18 angeordneten Abstützmittel 22 illustriert, wobei die dortige Abstützschicht 23 zur besseren Erkennbarkeit ergänzend mit Bezugsziffer 23b versehen wurde.Also, for example, from a powder or granules, the backing layer 23 readily exist. Also, such an embodiment is in 4 on the basis of in another space 18 arranged support means 22 illustrated, wherein the local support layer 23 for better recognizability in addition with reference numeral 23b was provided.

Der die Abstützmittel 22 aufnehmende Zwischenraum ist insbesondere dann, wenn es sich bei den Abstützmitteln 22 um ein Fluid handelt, zweckmäßigerweise hermetisch dicht zur Umgebung hin abgeschlossen, sodass keinerlei Fluidaustausch mit der Umgebung möglich ist. Es ist insbesondere auch keine Öffnung vorhanden, die einen solchen Fluidaustausch prinzipiell erlauben würde, sodass Undichtigkeitsprobleme vermieden werden.The the support means 22 receiving space is especially when it comes to the support means 22 is a fluid, suitably hermetically sealed close to the environment, so that no fluid exchange with the environment is possible. In particular, there is also no opening which would allow such a fluid exchange in principle, so that leakage problems are avoided.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel für vorteilhaft gestaltete Abstützmittel 22 ist in 5 bis 8 wiedergegeben. Dort bestehen die Abstützmittel 22 aus einer Vielzahl von in dem Zwischenraum 18 mit Abstand verteilt zueinander angeordneten Stützstreben 25, die sich jeweils, insbesondere in der Dickenrichtung 17 der Balgwand 4, in dem Zwischenraum 18 zwischen den beiden benachbarten Wandlagen 16 erstrecken.Another embodiment of advantageously designed support means 22 is in 5 to 8th played. There exist the support means 22 from a variety of in the gap 18 at a distance distributed to each other arranged support struts 25 , respectively, especially in the thickness direction 17 the bellows wall 4 in the gap 18 between the two adjacent wall layers 16 extend.

Die Stützstreben 25 sind beispielsweise stab- oder speichenförmig ausgebildet.The struts 25 are for example rod-shaped or spoke-shaped.

Für die Herstellung der Balgwand 4 ist es besonders günstig, wenn die Stützstreben 25 jeweils mit mindestens einer der beiden Wandlagen 16 und vorzugsweise mit jeweils beiden gegeneinander abgestützten Wandlagen 16 einstückig verbunden sind. Ein solcher Aufbau lässt sich vorteilhaft im Rahmen einer generativen Fertigung des Balgkörpers 2 realisieren, beispielsweise durch selektives Lasersintern.For the production of the bellows wall 4 It is particularly favorable when the struts 25 each with at least one of the two wall layers 16 and preferably each with two mutually supported wall layers 16 are integrally connected. Such a construction can be advantageous in the context of a generative production of the bellows body 2 realize, for example, by selective laser sintering.

Dieses vorgenannte Verfahren bietet sich im Übrigen auch für die anderen Ausführungsbeispiele der Balgwand 4 und des Balgkörpers 2 an. Besonders zweckmäßig ist es dabei, als zur Abstützung fungierendes Pulver 23b unmittelbar den pulverförmigen Kunststoffrohstoff zu verwenden, der als Ausgangsmaterial beim Lasersintern verwendet wird. Das zur Abstützung dienende Pulver muss hierbei nicht einmal gesondert eingefüllt werden, sondern besteht unmittelbar aus dem beim Lasersintern selektiv nicht geschmolzenen und daher weiterhin pulverförmigen Kunststoffmaterial.Incidentally, this aforementioned method is also suitable for the other exemplary embodiments of the bellows wall 4 and the bellows body 2 at. It is particularly expedient here, as a powder acting as a support 23b directly to use the powdery plastic raw material, which is used as a starting material in laser sintering. The serving for supporting powder must not even be filled separately, but consists directly from the laser sintering selectively not melted and therefore continue powdery plastic material.

Damit bei einer festen Verbindung zwischen den Stützstreben 25 und den Wandlagen 16 die gewünschte Relativbewegung quer zur Dickenrichtung 17 der Balgwand 4 gewährleistet bleibt, sind die Stützstreben 25 beim Ausführungsbeispiel derart dünn ausgebildet, dass sie trotz hoher axialer Druckfestigkeit sehr leicht quer zu ihrer Längsrichtung biegbar sind. So with a firm connection between the support struts 25 and the wall layers 16 the desired relative movement transversely to the thickness direction 17 the bellows wall 4 is guaranteed, are the struts 25 formed in the embodiment so thin that they are very flexible transversely to its longitudinal direction despite high axial compressive strength.

Bei fester Verbindung zwischen den Stützstreben 25 und den Wandlagen 16 ist es vorteilhaft, wenn zwischen jeder Stützstrebe 25 und mindestens einer oder vorzugsweise jeder Wandlage 16 eine gelenkige Verbindung vorliegt. Dies lässt sich beispielsweise dadurch realisieren, dass zwischen der Stützstrebe 25 und der betreffenden Wandlage 16 ein nur sehr dünner Materialsteg als Verbindungsabschnitt ausgebildet wird, der die Funktion eines Filmscharniers erfüllt mit vorzugsweise allseitiger Gelenkigkeit.For a firm connection between the struts 25 and the wall layers 16 It is advantageous if between each support strut 25 and at least one or preferably each wall layer 16 there is an articulated connection. This can be realized for example by the fact that between the support strut 25 and the relevant wall layer 16 a very thin web of material is formed as a connecting portion, which performs the function of a film hinge with preferably all-round flexibility.

Die zwischen den Stützstreben 25 vorhandenen Bereiche des Zwischenraumes 18 verbleiben zweckmäßigerweise als mindestens ein nicht mit einem abstützenden Material gefüllter Hohlraum 26. Alternativ besteht allerdings auch die Möglichkeit, auf einen Hohlraum 26 zu verzichten und die entsprechenden Bereiche des Zwischenraumes 18 mit Abstützmitteln 22 anderer Art auszustatten, so beispielsweise mit einer Abstützschicht 23. Jede Stützstrebe 25 ist in einem solchen Fall ringsum von einer Abstützschicht 23 umgeben. Dies macht deutlich, dass auch innerhalb ein und desselben Zwischenraumes 18 unterschiedlich aufgebaute Abstützmittel 22 gemeinsam vorhanden sein können.The between the struts 25 existing areas of the gap 18 conveniently remain as at least one not filled with a supporting material cavity 26 , Alternatively, there is also the possibility of a cavity 26 to dispense and the corresponding areas of the gap 18 with support means 22 to equip another type, such as with a backing layer 23 , Each strut 25 is in this case all around by a backing layer 23 surround. This makes it clear that even within one and the same space 18 differently constructed support means 22 can be present together.

Unabhängig von der Art der darin enthaltenen Abstützmittel 22 ist der mindestens eine Zwischenraum 18 zweckmäßigerweise hermetisch dicht abgeschlossen.Regardless of the type of support means contained therein 22 is the at least one gap 18 expediently hermetically sealed.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102005056846 B4 [0002]
DE 102006009559 B3 [0004]
DE 102005046160 C5 [0004]
CA 1280785 C [0004]
DE 19940498 A1 [0004]

Claims

Bellows, with a hollow body formed, extending in a longitudinal direction bellows body ( 2 ), which has an annular cross-section, a bellows interior ( 5 ) radially outside enclosing bend flexible bellows wall ( 4 ) which fold like with successive folds in their longitudinal direction ( 6 ) is structured, characterized in that the bellows wall ( 4 ) in its thickness direction ( 17 ) has a multi-layered structure and over several flexurally flexible wall layers ( 16 ), defined by the definition of a space between them ( 18 ) are spaced apart, wherein in the space ( 18 ) Support means ( 22 ) are arranged, the mutual support of the wall layers ( 16 ) in the thickness direction ( 17 ) the bellows wall ( 4 ) and at the same time for mutual decoupling of the wall layers ( 16 ) a relative displacement between the wall layers ( 16 ) transversely to the thickness direction ( 17 ) the bellows wall ( 4 ) allow.

Bellows according to claim 1, characterized in that the multilayer bellows wall ( 4 ) only two by supporting means ( 22 ) mutually supported wall layers ( 16 ) contains.

Bellows according to claim 1, characterized in that the multilayer bellows wall ( 4 ) more than two flexible wall layers ( 16 ) and several each between two adjacent wall layers ( 16 ) and supporting means ( 22 ) receiving spaces ( 18 ) having.

Bellows according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bellows wall ( 4 ) seen in longitudinal section has a meandering fold structure.

Bellows according to one of claims 1 to 4, characterized in that the plurality of wall layers ( 16 ) the bellows wall ( 4 ) consist of a dimensionally stable, elastically bendable plastic material, in particular of polyamide.

Bellows according to one of claims 1 to 5, characterized in that the support means ( 22 ) of one in the space ( 18 ), in particular flat on both the space ( 18 ) limiting wall layers ( 16 ) and expediently of a different material than these wall layers ( 16 ) existing backing layer ( 23 ) is formed.

Bellows according to claim 6, characterized in that the supporting layer ( 23 ) consists of an at least substantially incompressible material.

Bellows according to claim 6 or 7, characterized in that the supporting layer ( 23 ) without firm connection to the space ( 18 ) limiting wall layers ( 16 ) the bellows wall ( 4 ) slidably applied.

Bellows according to one of claims 1 to 8, characterized in that the supporting layer ( 23 ) consists of a fluid, in particular of a liquid or of a paste.

Bellows according to one of claims 1 to 9, characterized in that the supporting layer ( 23 ) consists of a powder or granules, in particular of a plastic powder or a plastic granules.

Bellows according to one of claims 1 to 10, characterized in that the supporting layer ( 23 ) consists of a rubber-elastic material, such as rubber or silicone.

Bellows according to one of claims 1 to 11, characterized in that the support means ( 22 ) of a plurality of spaced-apart, each in the thickness direction ( 17 ) the bellows wall ( 4 ) between the two wall layers ( 16 ) extending struts ( 25 ) consist.

Bellows according to claim 12, characterized in that the support struts ( 23 ) each with at least one of the wall layers ( 16 ) and preferably with both wall layers ( 16 ) are integrally connected and / or that the support struts ( 25 ) are formed pin-shaped.

Bellows according to claim 12 or 13, characterized in that between the support struts ( 25 ) existing areas of the intermediate space ( 18 ) are formed as at least one cavity.

Bellows according to one of claims 12 to 14, characterized in that each support strut ( 25 ) is formed rigid and elastically bendable and / or with at least one wall layer ( 16 ) and expediently with each wall layer ( 16 ) is hinged.

Bellows according to one of claims 1 to 15, characterized in that the wall layers ( 16 ) are firmly connected to one another at their axial end regions, in particular directly or by means of a respective head piece ( 12 . 13 ) of the bellows body ( 2 ).

Bellows according to one of claims 1 to 16, characterized in that the bellows body ( 2 ) is a body produced generatively from a starting material and in particular produced by selective laser sintering, wherein the support means ( 22 ) preferably consist of energetically untreated powdered starting material of the manufacturing process.