DE102013107032A1

DE102013107032A1 - Faltenbalg für eine Zahnstangenlenkung

Info

Publication number: DE102013107032A1
Application number: DE102013107032.9A
Authority: DE
Inventors: Peter Ertle; Andreas Thies; Thorsten Kurz
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2013-07-04
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2015-01-08

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Faltenbalg (20) für eine Zahnstangenlenkung eines Kraftfahrzeugs zur teilweisen Abdeckung einer Zahnstange (11) und einer sich daran anschließenden Spurstange (12), wobei der Faltenbalg (20) einenends einen ersten Wulst (21) zur Befestigung des Faltenbalgs (20) an der Spurstange (12) aufweist und der erste Wulst (21) im Inneren des Faltenbalgs (20) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Faltenbalg für einen Zahnstangenlenkung eines Kraftfahrzeugs zur teilweisen Abdeckung einer Zahnstange und einer sich daran anschließenden Spurstange, wobei der Faltenbalg einenends einen ersten Wulst zur Befestigung des Faltenbalgs an der Spurstange aufweist.
Der gattungsgemäße Faltenbalg soll verhindern, dass Schmutz in den Bereich der Zahnstange eindringt. Häufig ist der für den Faltenbalg zur Verfügung stehende Einbauraum nur sehr gering. Deshalb kann der Faltenbalg nur wenige Falten aufweisen, so dass die Falten bei einem maximalen Lenkungseinschlagwinkel extrem gedehnt werden müssen. Daraus resultiert eine starke mechanische Beanspruchung des Faltenbalgs. Außerdem besteht die Gefahr, dass sich der Faltenbalg im Bereich seiner Befestigung an der Spurstange oder an einem Lenkungsgehäuse löst und somit Schmutz an die Zahnstange gelangt.
Die Erfindung hat die Aufgabe einen Faltenbalg der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass der Faltenbalg auch bei einem geringen Einbauraum eine zuverlässige Abdichtung sicherstellt.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einem gattungsgemäßen Faltenbalg, bei dem erfindungsgemäß der erste Wulst im Inneren des Faltenbalgs angeordnet ist. Der Faltenbalg kann im Bereich des ersten Wulstes ins Innere des Faltenbalgs umgestülpt sein. Somit wird der Faltenbalg in sein Inneres verlängert, so dass er eine größere Hublänge als bisher aufweist. Auf diese Weise kann der Faltenbalg auch bei einem geringen Einbauraum und einem maximalen Lenkungseinschlagwinkel eine Zahnstange zuverlässig vor Schmutz schützen.
Ein an den Bereich des ersten Wulstes angrenzender Folgebereich kann abhängig vom Lenkungseinschlagwinkel mehr oder weniger ins Innere des Faltenbalgs hineinziehbar oder von dort nach außen drückbar sein. Auf diese Weise kann der Faltenbalg abhängig vom Lenkungseinschlagwinkel mehr oder weniger in das Innere des Faltenbalgs verlängert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Folgebereich des ersten Wulstes faltenfrei mit einer zylindrisch und/oder konisch verlaufenden Mantellinie ausgebildet sein, so dass dieser Folgebereich abhängig vom Lenkungseinschlagwinkel und der jeweiligen Lenkbewegung ins Innere des Faltenbalgs hineingezogen oder von dort nach außen gedrückt wird.
In einer weiteren Ausführungsform kann ein im Inneren des Faltenbalgs angeordneter Innenbereich eine oder mehrere Falten mit gleicher oder mit in Richtung zum ersten Wulst hin abnehmender Faltenhöhe aufweisen. Dieser Innenbereich kann den Hubweg des Faltenbalgs vergrößern, da abhängig vom Lenkungseinschlagwinkel und der jeweiligen Lenkbewegung die Falten im Innenbereich einen zusätzlichen Hubweg ermöglichen. Eine Stirnseite des Faltenbalgs, welche den Innenbereich und die außen liegenden Falten verbindet, kann abhängig vom Lenkungseinschlagwinkel und der jeweiligen Lenkbewegung zu einem Lenkungsgehäuse hin oder davon weg bewegt werden. Somit kann der Faltenbalg aufgrund des Innenbereichs auch bei großen Bewegungen der Zahnstange und der Spurstange die Zahnstange und die Spurstange zuverlässig vor Schmutz schützen.
Der erste Wulst kann aus einem 2-Komponenten-Elastomer hergestellt sein. Die beiden Komponenten des 2-Komponenten-Elastomers können konzentrisch zueinander angeordnet sein, wobei der Faltenbalg und die erste Komponente aus einem thermoplastischen Elastomer hergestellt sein können. Die zweite Komponente des 2-Komponenten-Elastomer kann ein vernetztes Elastomer sein, das nur eine geringe temperaturbedingte Kriechneigung aufweist und somit eine höhere Elastizität und Rückstellkraft aufweist als die erste Komponente. Die zweite Komponente stellt somit sicher, dass der Faltenbalg auch bei höheren Temperaturen zuverlässig an der Spurstange befestigt ist. Eine Montage einer Befestigungsschelle zur Befestigung des Wulstes an der Spurstange im Inneren des Faltenbalgs ist zwar möglich, aber sehr aufwändig und kann durch das 2-Komponenten-Elastomer entfallen.
Zweckmäßigerweise kann der Faltenbalg einen zweiten Wulst zur Befestigung an einem Lenkungsgehäuse aufweisen.
Der Faltenbalg lässt sich kostengünstig herstellen, wenn er ein Blasformteil ist. Der erste Wulst kann nach dem Blasformen nach innen umgestülpt werden, bevor das Blasformteil abgekühlt ist. Dies ermöglicht eine einfache Gestaltung des Blasformwerkzeuges.
Die Erfindung betrifft ferner eine Zahnstangenlenkung für ein Kraftfahrzeug, das erfindungsgemäß den Faltenbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist.
Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Faltenbalgs anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Im Einzelnen zeigen:
1 eine Schnittansicht durch den Faltenbalg gemäß dem Stand der Technik;
2 eine Schnittansicht durch eine erste Ausführungsform des Faltenbalgs;
3a bis 3c schematische Schnittansichten durch eine zweite Ausführungsform des Faltenbalgs in verschiedenen Betriebszuständen;
4 eine Schnittansicht durch eine dritte Ausführungsform des Faltenbalgs.
1 zeigt einen Faltenbalg 10 gemäß dem Stand der Technik, der eine Zahnstange 11 und eine Spurstange 12 teilweise abdeckt. Der Faltenbalg 10 weist einenends einen ersten Wulst 13 auf. Auf dem Wulst 13 ist eine Befestigungsschelle 14 angebracht, mit welcher der Faltenbalg 10 an der Spurstange 12 befestigt ist. Der Wulst 13 und die Befestigungsschelle 14 befinden sich außerhalb des Faltenbalgs 10.
2 zeigt einen Faltenbalg 20, der die Zahnstange 11 und die Spurstange 12 teilweise abdeckt. Der Faltenbalg 20 weist einenends einen ersten Wulst 21 auf. Der Faltenbalg ist im Bereich des Wulstes 21 in das Innere des Faltenbalgs 20 umgestülpt, sodass der Wulst 21 im Inneren des Faltenbalgs 20 angeordnet ist. Der Wulst 21 ist über die Spurstange 12 geschoben.
Der Wulst 21 ist aus einem 2-Komponenten-Elastomer hergestellt, der den Wulst 21 zuverlässig gegen die Spurstange 12 entlang ihres Umfangs drückt und somit den Faltenbalg 20 an der Spurstange 12 befestigt. Der Wulst 21 kann nachträglich auch mit einer hier nicht gezeigten dünnen Befestigungsschelle an der Spurstange 12 befestigt werden.
An den Bereich des Wulstes 21 schließt sich ein Folgebereich 22 an, der abhängig vom Lenkungseinschlagwinkel ins Innere des Faltenbalgs 20 umgestülpt werden kann. Je mehr die Spurstange 12 zu einem Lenkungsgehäuse 23 hinbewegt wird, umso mehr wird der Folgebereich 22 ins Innere des Faltenbalgs 20 umgestülpt. Je mehr die Spurstange 12 vom Lenkungsgehäuse 23 wegbewegt wird, um so weniger ist der Folgebereich 22 ins Innere des Faltenbalgs umgestülpt. Stattdessen gelangt der Folgebereich 22 bei einer solchen Bewegung aus dem Inneren mehr in den Außenbereich des Faltenbalgs 20. Der Folgebereich 22 weist eine zylindrisch verlaufende Mantellinie auf.
Die 3a bis 3c zeigen einen Faltenbalg 30, bei dem sich an den Wulst 21 ein Innenbereich 31 anschließt. Der Innenbereich 31 weist mehrere Falten auf, welche die gleiche Faltenhöhe aufweisen. Die Falten des Innenbereichs 31 können ebenso wie die außen liegenden Falten abhängig vom Lenkungseinschlagwinkel und der jeweiligen Lenkbewegung auseinandergezogen oder zusammengeschoben werden.
3a zeigt den Faltenbalg 30 in einem Betriebszustand, bei dem die Falten des Innenbereichs 31 und die außen liegenden Falten jeweils ungefähr den selben Abstand zueinander aufweisen. Eine Stirnseite 34, die den Innenbereich 31 und die außen liegenden Falten miteinander verbindet, steht annähernd senkrecht zur Spurstange 12.
Wenn sich die Spurstange 12 zum Lenkungsgehäuse 23 hinbewegt, werden die Falten des Innenbereichs 31 auseinandergezogen, wohingegen die äußeren Falten zusammengeschoben werden. Die Stirnseite 34 bewegt sich dann in Richtung des Lenkungsgehäuses 23 (siehe 3b).
Wenn sich die Spurstange 12 vom Lenkungsgehäuse 23 wegbewegt, werden die Falten des Innenbereichs 31 zusammengeschoben, wohingegen die äußeren Falten auseinandergezogen werden. Die Stirnseite 34 bewegt sich dann vom Lenkungsgehäuses 23 weg (siehe 3c).
4 zeigt einen Faltenbalg 40 mit einem Innenbereich 41. Der Innenbereich 41 weist mehrere Falten auf, die in Richtung eines Wulstes 42 hin eine abnehmende Faltenhöhe aufweisen. Der Innenbereich 41 und die außen liegenden Falten sind durch eine Stirnseite 43 miteinander verbunden. Der Innenbereich 41 und die außen liegenden Falten verhalten sich bei einer Bewegung der Spurstange 12 zum Lenkungsgehäuse (23) hin oder vom Lenkungsgehäuse 23 weg identisch wie der Innenbereich 31 und die außen liegenden Falten des Faltenbalgs 30.
Der Faltenbalg 20, 30 und 40 weist einen zweiten Wulst 32 und 42 auf, der mit einer Befestigungsschelle 33 an dem Lenkungsgehäuse 23 befestigt ist (siehe 2, 3a bis 3b und 4).
Bezugszeichenliste

10: Faltenbalg
11: Zahnstange
12: Spurstange
13: Wulst
14: Befestigungsschelle
20: Faltenbalg
21: Wulst
22: Folgebereich
23: Gehäuse
30: Faltenbalg
31: Innenbereich
32: Wulst
33: Befestigungsschelle
34: Stirnseite
40: Faltenbalg
41: Innenbereich
42: Wulst
43: Stirnseite

Claims

Faltenbalg (20, 30, 40) für eine Zahnstangenlenkung eines Kraftfahrzeugs zur teilweisen Abdeckung einer Zahnstange (11) und einer sich daran anschließenden Spurstange (12), wobei der Faltenbalg (20, 30, 40) einenends einen ersten Wulst (21) zur Befestigung des Faltenbalgs (20, 30, 40) an der Spurstange (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wulst (21) im Inneren des Faltenbalgs (20, 30, 40) angeordnet ist.
Faltenbalg (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er im Bereich des ersten Wulstes (21) ins Innere des Faltenbalgs (20) umgestülpt ist.
Faltenbalg (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein an den Bereich des ersten Wulstes (21) angrenzender Folgebereich (22) mehr oder weniger ins Innere des Faltenbalgs (20) hineinziehbar oder von dort nach außen drückbar ist.
Faltenbalg (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Folgebereich (22) des ersten Wulstes (21) faltenfrei mit einer zylindrisch und/oder konisch verlaufenden Mantellinie ausgebildet ist.
Faltenbalg (30, 40) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Inneren des Faltenbalgs (30, 40) angeordneter Innenbereich (31, 41) eine oder mehrere Falten mit gleicher oder mit in Richtung zum ersten Wulst (21) hin abnehmender Faltenhöhe aufweist.
Faltenbalg (20, 30, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wulst (21) aus einem 2-Komponenten-Elastomer herstellbar ist.
Faltenbalg (20, 30, 40) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Komponenten des 2-Komponenten-Elastomers konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Faltenbalg (20, 30, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem thermoplastischem Elastomer herstellbar ist.
Faltenbalg (20, 30, 40) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente des 2-Komponenten-Elastomers ein vernetztes Elastomer ist.
Faltenbalg (20, 30, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass er einen zweiten Wulst (32, 42) zur Befestigung an einem Lenkungsgehäuse (23) aufweist.
Faltenbalg (20, 30, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Blasformteil ist.
Zahnstangenlenkung für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass sie den Faltenbalg (20, 30, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist.