DE102013218711A1

DE102013218711A1 - Faltenbalg und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE102013218711A1
Application number: DE201310218711
Authority: DE
Inventors: Niclas Görrissen; Uwe Bach; Ahmed Sefo; Holger von Hayn; Wolfgang Ritter
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2013-09-18
Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2015-03-19

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Faltenbalg 1 und ein Verfahren zur Herstellung von einem Faltenbalg 1. Dieser umfasst wenigstens eine schraubenförmige Wandung 2, die einen Innenraum 3 nach radial außen begrenzt, sowie zwei um eine zentrische Öffnung 13, 14 angeordnete Befestigungsabschnitte 6, 7 zur dichten Anordnung vom Faltenbalg 1 an benachbarten Komponenten oder Teilen 8, 9. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen rationelleren Faltenbalg 1 sowie ein zugehöriges Herstellungsverfahren vorzuschlagen. Die Aufgabe wird gelöst, indem die Wandung 2 zylindrisch ist und eine Gewindekontur 19 mit regelmäßiger Gewindesteigung aufweist, die einerseits an einen Befestigungsabschnitt 6 angrenzt, und andererseits auf einer Wand 16 eines gegenüber liegenden Befestigungsabschnitts 7 endet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Faltenbalg und ein Verfahren zur Herstellung von einem Faltenbalg. Dieser umfasst wenigstens eine balgförmige Wandung, die einen Innenraum nach radial außen begrenzt, sowie zwei um eine zentrische Öffnung angeordnete Befestigungsabschnitte zur dichten Anordnung vom Faltenbalg an benachbarten Komponenten oder Teilen.
Es ist beispielsweise bekannt, sogenannte Wellschläuche dadurch herzustellen, dass eine zylindrische Wandung aus einem elastomeren Werkstoff endlos extrudiert – also gewissermaßen spritzgegossen – wird, und wobei in einem nachgelagerten Produktionsschritt die Wandung auf einen Formträgerkörper – wie beispielsweise eine elastische Schraubenfeder aus metallischem Werkstoff – aufgezogen wird, um durch diesen Werkstoffverbund die gewünschten mechanischen Eigenschaften sowie Formgebung zu erhalten. Zur Herstellung der Wandung sind prinzipiell thermoplastische Werkstoffe notwendig. Daher scheidet diese Variante für Hochtemperaturanwendungen, wie sie beispielsweise auch in einem Kraftfahrzeug insbesondere im Bereich der Komponenten einer Verbrennungsmaschine oder Radbremse vorliegen können, weitgehend aus.
Daneben ist es für den Automobilbau beispielsweise aus der DE 100 36 447 bekannt, Achsmanschetten für Gleichlaufgelenke ohne eine Schraubenkontur – also ziehharmonikaartig, unregelmäßig gefaltete – in einem trennbaren Aussenformwerkzeug durch Tiefzieh-, Blas- oder Extrudierverfahren zu erhalten. Ein unvermeidlicher Nachteil der Verwendung von bekannten mehrteiligen, trennbaren Formwerkzeugen besteht darin, dass deren Trennfuge einen Grat auf einer Dichtungsfläche vom Werkstück verursacht, der in einem gesonderten Verfahrensschritt zu beseitigen ist, um die gewünschte Dichtigkeit zu erzielen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen rationelleren Faltenbalg sowie ein rationelleres Verfahren zur Herstellung von einem Faltenbalg vorzuschlagen. Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus Unteransprüchen zusammen mit der Beschreibung anhand der Zeichnung hervor. In der Zeichnung zeigt:
1 perspektivische Ansicht von einem Faltenbalg in einer ersten Ausgestaltung,
2 Längsschnittansicht von einem Faltenbalg gemäß 1,
3 perspektivische Ansicht von einem Faltenbalg in einer zweiten Ausgestaltung mit einem Trägerkörper, und
4 Skizze zur Erläuterung vom Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Faltenbalgs.
Ein schraubenförmiger Faltenbalg 1 umfasst eine balgförmige, quasizylindrische Wandung 2, die einen Innenraum 3 nach radial außen R begrenzt. An gegenüberliegenden Enden 4, 5 der Wandung 2 sind jeweils zwei Befestigungsabschnitte 6, 7 vorgesehen, die zur Anordnung an benachbarten Komponenten oder Bauteilen 8, 9 dienen. Die Befestigungsabschnitte 6, 7 können einzeln oder beidseitig als Flansch 10 mit einer oder mit mehreren glatten Dichtflächen 11, 12 ausgebildet sein, die nach radial innen zur Bauteilachse A gerichtet sind. Die Befestigungsabschnitte 6, 7 sind weitgehend zylindrisch ausgebildet sowie jeweils im Wesentlichen zentrisch um eine zentrale Öffnung 13, 14 arrangiert. Prinzipiell verfügt der Faltenbalg 1 über eine Werkstoffverbundbauweise aus mehreren Komponenten, also sind mehrere Teile aus gleichen oder unterschiedlichen Werkstoffen innig miteinander gefügt. Insbesondere können als Komponenten gesondert handhabbare Einlegeteile vorgesehen sein. Weiterhin ist es grundsätzlich auch möglich, dass der Faltenbalg 1 lagen- oder schichtförmig aufgebaut ist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist am linken Ende 4 vom links vorgesehenen Befestigungsabschnitt 6 ein ringscheibenförmiger Flansch 10 mit einem freien Innendurchmesser D1 und mit einer ebenen Dichtfläche 11 vorgesehen. Zur Befestigung sowie Abdichtung am benachbarten Bauteil 8 kann eine nicht gezeigte Flanschbrille vorgesehen sein, die den Flansch 10 zumindest teilweise übergreift sowie zur dichten Anlage an eine Grenzund/oder Dichtfläche vom Bauteil 8 drückt. Alternativ kann der Flansch 10 als Einlegeteil aus einem anderen festen Werkstoff, wie insbesondere aus einem Metallwerkstoff, aus Kunststoffwerkstoff oder ähnlichem ausgebildet sein. Die Dichtfläche 11 kann konzentrisch zur Achse A, sowie nach radial innen zu der Achse A weisend, am Befestigungsabschnitt 6 vorgesehen sein. Mit anderen Worten ist die Dichtfläche 11 nach radial innen gerichtet vorgesehen und wird durch Werkzeugkontakt mit einem einstückigen Kernwerkzeug 15 ausgeformt, so dass Gratfreiheit sicher gestellt ist.
Ein in der Figur rechts platzierter Befestigungsabschnitt 7 ist zylindrisch topfförmig mit einer Wand 16, mit einem Boden 17 sowie mit einer durch das Kernwerkzeug 15 ausgebildeten, nach radial innen in Richtung Achse A orientierten, gratfreien Stufenbohrung 18 ausgestaltet, welche jeweils konzentrisch zur Bauteilachse A platziert ist. Ein Außendurchmesser D2 von der Wand 16 der Topfkontur stimmt mit einem Kernwerkzeugdurchmesser vom Gewinde überein. Die Stufenbohrung 18 ist im inneren der Wand 16 als glatte Dichtfläche 12 ausgebildet. In der Dichtfläche 12 der Stufenbohrung 18 kann ein Befestigungselement, ein Stößel, ein Kolben, oder ein vergleichbar hubausführendes Bauteil formschlüssig sowie abgedichtet aufgenommen sein. Es versteht sich, dass zusätzliche Detailmaßnahmen wie insbesondere eine besondere Dichtungskontur der Dichtfläche 12 vorgesehen sein kann, ohne einen Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Dabei wird auch davon ausgegangen, dass zumindest ausgehend von diesem rechten Befestigungsabschnitt 7 eine hubartige Verschiebung oder Anregung von dem Faltenbalg 1 erfolgt. Es ist aber auch nicht ausgeschlossen, dass die Anregung von dem linken Ende 4 oder von beiden Enden 4, 5 ausgehen kann.
Wie aus der Zeichnung weiterhin hervorgeht, ist eine Gewindekontur 19 bis auf die zylindrische Wand 16 vom Befestigungsabschnitt 7 geführt und endet kurz vor einer Stirnseite 20 vom Befestigungsabschnitt 7. Also ist die Wandung 2 außen und innen schraubengewindeförmig und mit einer regelmäßigen Gewindesteigung profiliert ausgeprägt. Der rechte Befestigungsabschnitt 7 verfügt aber nur außen über die Gewindekontur. Ein Flankenprofil der Gewindekontur 19 ist regelmäßig v-förmig sowie mit konstantem Flankenwinkel α ausgebildet.
Eine besondere Ausführungsform nach 3 betrifft ebenfalls einen Faltenbalg 1 in Verbundbauweise, der zur Formgebung zusätzlich über einen elastischen Trägerkörper 21 zwecks Aussteifung verfügt. Dieser Trägerkörper 21 ist insbesondere als elastische Schraubenfeder aus einem Metallwerkstoff darstellbar, und bei Herstellung vor dem Verschluss in Teilwerkzeuge 22, 23 eingelegt oder beim Einfahren auf das Kernwerkzeug 15 aufgefädelt ist.
Nachstehend wird das Herstellverfahren anhand der auszuführenden Prozessschritte gemäß 4 erläutert.
Teilwerkzeuge 22, 23 führen weitgehend synchron eine Öffnungsbewegung O1, O2 oder eine Schließbewegung S1, S2 aus. Die Werkzeugbewegungen sind jeweils rechtwinklig zur Bauteilachse A, also in der Zeichnung vertikal, gerichtet. Bevorzugt sind die Teilwerkzeuge geregelt (Zeitregelung, Termperaturregelung) temperierbar also heiz- oder kühlbar ausgebildet, so dass insbesondere eine zeit- und temperaturgeregelte Vulkanisierung oder Aushärtung vom Faltenbalg 1 ermöglicht ist.
Das Kernwerkzeug 15 wird mit seiner vorgegebenen Gewindekontur 19 unter Drehung um die Bauteilachse A sowie mit vorgegebenem Axialvorschub, entsprechend der Gewindesteigung, in der Vorschubrichtung V in die Öffnung zwischen den Teilwerkzeugen 22, 23 eingeführt. Also ist das Kernwerkzeug 15 in der Lage, gerichtete Vorschubbewegungen auszuführen, die rechtwinklig zu der Bewegungsachse der Teilwerkzeuge 22, 23 arrangiert sind. Ein Ausfahrvorgang erfolgt jeweils entgegengesetzt in Richtung R. Es versteht sich, dass das Kernwerkzeug 15, genauso wie die Teilwerkzeuge 22, 23, temperaturgeregelt beheiz- oder abkühlbar ausgebildet sein kann. Nachdem die Teilwerkzeuge 22, 23 geschlossen und auch der Kernwerkzeug 15 eingefahren ist, wird Elastomerwerkstoff mit Druck durch eine oder mehrere nicht gezeigte Einlasskanäle in die geschlossene Vorrichtung eingebracht. Der Werkstoff W kann in flüssigem oder festem Aggregatzustand zugeführt werden und füllt den verbleibenden Hohlraum zwischen den Teilwerkzeugen 22, 23 und dem Kernwerkzeug 15 aus. Dadurch ist eine Wandstärke von dem Faltenbalg 1 definiert. Nachdem der Elastomerwerkstoff verfestigt ist, kann der Werkzeugöffnungsprozess erfolgen. Dies findet entsprechend in umgekehrter Rangfolge statt, indem zuerst das Kernwerkzeug 15 mit einer Rückzugbewegung R herausgefahren wird. Danach wird die Öffnungsbewegung O1, O2 der Teilwerkzeuge 22, 23 ausgeführt und der fertige Faltenbalg 1 kann entnommen werden. Nach Reinigung und/oder nach Behandlung der Werkezugteile 22, 23/Kernwerkzeug 15 mit einem Trennmittel kann sich daran die Herstellung vom folgenden Werkstück anschließen.
Bezugszeichenliste

1: Faltenbalg
2: Wandung
3: Innenraum
4: Ende
5: Ende
6: Befestigungsabschnitt
7: Befestigungsabschnitt
8: Bauteil
9: Bauteil
10: Flansch
11: Dichtfläche
12: Dichtfläche
13: Öffnung
14: Öffnung
15: Kernwerkzeug
16: Wand
17: Boden
18: Stufenbohrung
19: Gewindekontur
20: Stirnseite
21: Trägerkörper
22: Teilwerkzeug
23: Teilwerkzeug
A: Bauteilachse
Ax: Axialrichtung
D1, D2, D3: Durchmesser
O1, O2: Öffnungsbewegung
R: Rückzugbewegung
Ra: Radialrichtung
S1, S2: Schließbewegung
V: Vorschubbewegung
W: Werkstoff
α: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10036447 [0003]

Claims

Faltenbalg (1) umfassend wenigstens eine schraubenförmige Wandung (2), die einen Innenraum (3) nach radial außen begrenzt, sowie zwei um eine zentrische Öffnung (13, 14) angeordnete Befestigungsabschnitte (6, 7) aufweist, die zur abgedichteten Anordnung vom Faltenbalg (1) an benachbarten Bauteilen (8, 9) oder Teilen davon dienen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (2) zylindrisch ist und eine Gewindekontur (19) mit regelmäßiger Gewindesteigung aufweist, die einerseits an einen der Befestigungsabschnitte (6) angrenzt, und andererseits auf einer Wand (16) eines gegenüber liegenden Befestigungsabschnitts (7) endet.
Faltenbalg (1) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsabschnitte (6, 7) Dichtflächen (11, 12) aufweisen, die im Faltenbalg (1) nach radial innen in Richtung zur Bauteilachse A ausgerichtet orientiert sind, und dass die Dichtflächen (11, 12) koaxial zu der Bauteilachse A angeordnet sind.
Faltenbalg (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (13, 14) von zumindest einem der Befestigungsabschnitte (6, 7) kreisförmig ist und einen Innendurchmesser D1 aufweist, der größer als ein Außendurchmesser der Gewindekontur (19) ausgebildet ist.
Faltenbalg (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Befestigungsabschnitt (6, 7) wenigstens ein gesondertes Form- oder Einlegeteil aufweist.
Faltenbalg (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Befestigungsabschnitt (7) topfförmig mit einem gelochten Boden (17), mit einer Wand (16) sowie mit einer nach radial innen in Richtung Achse A weisenden Stufenbohrung (18) ausgebildet ist.
Faltenbalg (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (2) aus elastomerem Werkstoff gebildet ist, und dass ein oder mehrere Befestigungsabschnitte (6, 7) aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist/sind.
Faltenbalg (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Befestigungsabschnitte (6, 7) eine Dichtfläche (11, 12) aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Faltenbalgs (1) mit folgenden Schritten: a) Teilwerkzeuge (22, 23) führen weitgehend synchron eine Schließbewegung S1, S2 aus, die jeweils rechtwinklig zu einer Bauteilachse A, vorgesehen ist, b) ein Kernwerkzeug (15) mit vorgegebener Gewindekontur (19) wird unter Drehung um eine Bauteilachse A, sowie parallel zur Bauteilachse A, mit vorgegebenem Vorschub entsprechend der Gewindesteigung, in Vorschubrichtung V in eine Öffnung zwischen den Teilwerkzeugen (22, 23) eingeführt, c) fester, flüssiger oder teigiger Elastomerwerkstoff wird mit Druck durch eine oder mehrere Einlasskanäle in die geschlossene Vorrichtung eingebracht, bis Hohlräume ausgefüllt sind, d) die Vorrichtung erfährt eine geregelte Temperierung zwecks Vulkanisierung und/oder Aushärtung vom Elastomerwerkstoff, e) nach Verfestigung vom Elastomerwerkstoff wird die Vorrichtung Zug-um-Zug mit umgekehrter Richtung und Rangfolge geöffnet, indem f) das Kernwerkzeug (15) führt unter entgegengesetzter Drehung um die Achse A, sowie mit definiertem Vorschub, eine Rückzugbewegung aus den geschlossenen Werkezugteilen (22, 23) aus, und g) die Teilwerkzeuge (22, 23) führen eine Öffnungsbewegung O1, O2 aus, um h) eine Entnahme vom Faltenbalg (1) zu ermöglichen.