DE102014106596A1

DE102014106596A1 - Befestigungsmittel, insbesondere für Bälge, mit einem männlichen und einem weiblichen Endabschnitt

Info

Publication number: DE102014106596A1
Application number: DE102014106596.4A
Authority: DE
Inventors: Schumacher Ralf; Maik Lehmann; Markus Deisinger; Daniela Ballas; Ludger Wenning; Andreas Gehrke; Achim Pfeifer; Joachim Wette
Original assignee: GKN Driveline International GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2015-11-12
Also published as: JP2017517691A; US10082165B2; US20170108021A1; CN106461137A; WO2015169892A1; EP3140553A1; CN106461137B

Abstract

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Befestigungsmittel, insbesondere für Bälge, mit einem männlichen und einem hierzu komplementären weiblichen Endabschnitt als auch dessen Verwendung zur Befestigung von Bälgen auf Gelenkgehäusen und/oder Wellen zur Verfügung zu stellen, welches ein verbessertes Schließverhalten aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Befestigungsmittel, insbesondere für Bälge, mit einem männlichen und einem hierzu komplementären weiblichen Endabschnitt, wobei im männlichen Endabschnitt mindestens ein Hinterschneidungsbereich ausgebildet ist, als auch die Verwendung eines solchen Befestigungsmittels zur Befestigung von Bälgen auf Gelenkgehäusen und/oder Wellen.
Mittel zum Befestigung von Bälgen, insbesondere Faltenbälgen und Rollbälgen, die aus elastomeren Materialien hergestellt sind, sind vielfältig bekannt. So existieren bereits seit langer Zeit sogenannte sich überlappende Spannbänder, die durch Zusammenziehen der beiden freien Bandenden mit geeigneten Mitteln die Spannwirkung erzielen. Im Bereich des Stoßes der freien Bandenden können jedoch Schäden am Faltenbalg entstehen, auch beanspruchen diese einen großen Bauraum. Es sind daher in der Vergangenheit bereits vielfach vorgeschlagen worden sogenannte endlose ringförmig geschlossene Spannringe. Diese werden durch Krimpen, d.h. durch radiales Stauchen mittels geeigneter Werkzeuge, im Durchmesser verkleinert, so dass im Krimpvorgang letztendlich ein sicherer Halt eines Balges auf einem Befestigungskörper, beispielsweise einem Gelenkgehäuse oder einer Welle, erhalten wird.
Um solche endlosen ringförmig geschlossenen Spannringe herzustellen ist es bekannt, von einem endlosen Bandmaterial abgelängte Bandstücke rundzurollen und senkrecht zur Ringmittellinie stumpf miteinander zu verschweißen, eine Technik, die jedoch sehr aufwendig ist. Aus der DE 40 21 746 A1 hingegen ist es bekannt, anstatt einer solchen Schweißung außen- und innenliegende Verschlusslaschen an ersten und zweiten freien Enden eines Bandabschnittes vorzusehen, die komplementär zueinander ausgebildet sind und Hinterschneidungsbereiche aufweisen, so dass bei Zugbelastung der geschlossenen Verbindung auf die außenliegenden Verschlusslaschen nach innen richtende Kräfte einwirken, die eine punktförmige Verbindung der beiden komplementären Verschlusslaschen ermöglichen. Ein Endbereich kann dabei beispielsweise derart ausgebildet sein, dass ein im Wesentlichen T-förmiges Kopfstück an diesem ausgebildet ist, wohingegen der zweite hierzu komplementäre Endbereich eine dem ersten Endbereich angepasste klauenförmige Gabelung vorsieht, wobei die beiden Endbereich linienförmig aneinander stoßend ineinandergreifen. Dabei können auch mehrere schwalbenschanzförmige oder T-förmige Laschen auf der Ringbreite vorgesehen sein. Derartige, in der DE 40 21 746 A1 beschriebene endlose ringförmig geschlossene Spannringe sind als solche mit einer sogenannten Puzzle-Verriegelung (Puzzle-Lock) bekannt geworden. Nachteilig an den aus der DE 40 21 746 A1 bekannten endlosen Spannring ist jedoch, dass sich diese gelegentlich öffnen können, sei es schon beim Transport zum Abnehmer oder Verwender der geschlossenen endlosen Spannringe, oder sei es in Gebrauch derselben, beispielsweise zum Halten von Faltenbälgen oder Rollbälgen auf Gelenkgehäuseaußenteilen oder Wellen. Es besteht daher ein Bedarf an Befestigungsmitteln, welche eine verbesserte Schließung der beiden freien Enden eines bandförmigen Abschnittes zur Ausbildung eines endlosen Spannringes aufweisen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein Befestigungsmittel, insbesondere für Bälge, mit einem männlichen und einem hierzu komplementären weiblichen Endabschnitt als auch dessen Verwendung zur Befestigung von Bälgen auf Gelenkgehäusen und/oder Wellen zur Verfügung zu stellen, welches ein verbessertes Schließverhalten aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Befestigungsmittel, insbesondere für Bälge, mit einem männlichen und einem hierzu komplementären weiblichen Endabschnitt, die beide jeweils mindestens einen ersten transversalen Hinterschneidungsbereich aufweisen, und wobei eine erste Breite b₁ des männlichen Endabschnitts bestimmt ist entweder durch die minimale Breite b₁ eines sich von einem ersten Grund weg erstreckenden ersten Fußabschnitts in dem ersten männlichen transversalen Hinterschneidungsbereich, oder bei Vorliegen einer Ausnehmung, die in einer Längsrichtung des Befestigungsmittels über den Grund hinaus verschoben angeordnet ist, durch minimale Breiten b₁₁ und b₁₂ von Längsabschnitten im Bereich der Ausnehmung, und wobei der weibliche Endabschnitt einen ersten und einen zweiten äußeren Längsabschnitt mit je einer zweiten minimalen Breite b₂₁ und b₂₂ im Bereich der ersten weiblichen transversalen Hinterschneidung sowie ggfs. einen innen liegenden transversalen Hinterschneidungsbereich mit einem zweiten Fußabschnitt aufweist, wobei dieser sich von einem zweiten Grund weg erstreckt und eine dritte minimale Breite b₃ in dem innenliegenden transversalen Hinterschneidungsbereich aufweist, wobei b₁:(b₂₁ + b₂₂ + b₃) beziehungsweise (b₁₁ + b₁₂):(b₂₁ + b₂₂ + b₃) in einem Bereich von etwa 0,79 bis etwa 1,27 liegt.
Die erfindungsgemäß vorgesehenen spezifischen Querschnittsbreitenverhältnisse tragen dazu bei, dass bei den vielfältigen Beanspruchungen, die das Befestigungsmittel in Gebrauch ausgesetzt ist, selbiges eine allenfalls geringe Spaltenbildung zwischen den Stoßflächen des männlichen und des weiblichen Endabschnitts aufweist, so dass die Lebensdauer in Gebrauch verlängert ist. Außerhalb der beanspruchten Bereiche für das Querschnittsbreitenverhältnis b₁:(b₂₁ + b₂₂ + b₃) beziehungsweise (b₁₁+ b₁₂):(b₂₁ + b₂₂ + b₃), wobei b₃ nur zu berücksichtigen ist bei Vorliegen eines innenliegenden transversalen Hinterschneidungsbereiches, haben unter anderem Analysen eine Vielzahl gattungsgemäßer Befestigungsmittel durch Finite-Elemente-Methoden ergeben, dass transversale Spaltbildungen, also solche quer zu einer Längserstreckung des Befestigungsmittels, entstehen, insbesondere unmittelbar angrenzend an eine Außenwandung des Befestigungsmittels. Diese treten insbesondere bei dynamischen Zug-Biegedehnungen auf. Bei dem erfindungsgemäßen Befestigungsmittel sind diese Spaltbildungen erheblich vermindert oder treten nicht auf.
Sowohl der männliche als auch der weibliche Endabschnitt können jeweils einen ersten transversalen Hinterschneidungsbereich aufweisen, können jedoch auch jeweils zusätzlich einen zweiten oder dritten oder vierten transversalen Hinterschneidungsbereich aufweisen. Die Anzahl der transversalen Hinterschneidungsbereiche des männlichen und des weiblichen Endabschnitts ist dabei stets gleich. Der gegebenenfalls vorhandene mindestens eine innenliegende transversale Hinterschneidungsbereich des männlichen Endabschnitts findet ebenfalls eine Entsprechung in einem innenliegenden transversalen Hinterschneidungsbereich des weiblichen Endabschnitts. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass bevorzugt genau ein innenliegender transversaler Hinterschneidungsbereich im weiblichen Endabschnitt beziehungsweise im männlichen Endabschnitt vorliegt.
Je nach Anzahl der ersten, zweiten, dritten, vierten, etc. transversalen Hinterschneidungsbereiche wird im Sinne der vorliegenden Erfindung in Hinblick auf die Bestimmung der Querschnittsbreitenverhältnisse, wie erfindungsgemäß beansprucht, von einer ersten, zweiten, dritten oder vierten Stufe gesprochen. Die erste Stufe bezieht sich dabei auf die ersten transversalen Hinterschneidungsbereiche des männlichen und des weiblichen Endabschnitts, die zweite Stufe bezieht sich auf die zweiten transversalen Hinterschneidungsbereiche des männlichen und des weiblichen Endabschnitts, die dritte Stufe bezieht sich auf die dritten transversalen Hinterschneidungsbereiche des männlichen und des weiblichen Endabschnitts, die vierte Stufe bezieht sich auf die vierten transversalen Hinterschneidungsbereiche des männlichen und weiblichen Endabschnitts, etc..
Soweit in der vorliegenden Erfindung von einem inneren oder inneren liegenden (transversalen) Hinterschneidungsbereich die Rede ist, ist hiermit ein Hinterschneidungsbereich gemeint, welcher ausschließlich durch die Ausbildungen der männlichen und weiblichen Endabschnitte gebildet ist, und weder eine direkte transversale noch eine direkte longitudinale Hinterschneidung in Bezug auf eine Außenwandung des Befestigungsmittels aufweist. Transversal bedeutet in diesem Sinne, dass Hinterschneidungen quer zu einer Längsrichtung des Befestigungsmittels ausgebildet sind, wobei der Begriff "quer" hier umfasst nicht nur in einem rechten Winkel zu der Außenwandung des Befestigungsmittels verlaufende transversale Hinterschneidungen, sondern auch solche, die winklig in Bezug zu der Außenwandung des Befestigungsmittels verlaufen. Longitudinal bedeutet in diesem Zusammenhang, dass Hinterschneidungen in Längsrichtung des Befestigungsmittels verlaufen, wobei "Längsrichtung" bedeutet, dass diese sowohl in etwa parallel zu der Außenwandung des Befestigungsmittels, als auch winklig zu dieser verlaufen können. Der innere Hinterschneidungsbereich weist auch transversale Hinterschneidungen auf, die jedoch in Ausnehmungen des weiblichen und/oder des männlichen Endabschnitts gebildet sind und daher keinen Bezug zu der Außenwandung des Befestigungsmittels aufweisen.
Für einen innenliegenden Hinterschneidungsbereich ist es stets notwendig, dass mindestens eine Ausnehmung in einem Mittel, angeordnet im männlichen oder weiblichen Endabschnitt, vorgesehen ist, in die ein komplementär ausgebildetes Mittel des weiblichen bzw. männlichen Endabschnitts eingreifbar ist. Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann auch mehr als ein innerer Hinterschneidungsbereich vorgesehen sein, beispielsweise zwei oder drei.
Der männliche Endabschnitt lässt sich auch als zungenartiger Vorsprung ansprechen. Dieser weist mindestens einen Fußteil und mindestens ein an diesem angeordnetes Kopfteil auf, wobei das Kopfteil im Falle des männlichen Endabschnitts erste und zweite Aufweitungen aufweist, die eine Außenkontur des Fußteils überragen. Die erfindungsgemäße Ausbildung des weiblichen Endabschnitts mit einem innen liegenden Hinterschneidungsbereich lässt sich auch als pilzförmig oder ähnlich in Bezug auf den Fußabschnitt mit Kopfteil ansprechen, oder aber ebenfalls als zungenartig. Allerdings beträgt die Erstreckung dieser Zunge oder dieses Pilzkopfes in Längsrichtung des Befestigungsmittels maximal etwa 50 % derjenigen des zungenartigen Vorsprungs des männlichen Endabschnitts, bevorzugt zwischen etwa 15 % und etwa 42 %.
Unter äußeren oder ersten, zweiten, dritten, vierten etc. transversalen Hinterschneidungsbereichen in Sinne der vorliegenden Erfindung werden solche Bereiche verstanden, welche bezogen auf den männlichen Endabschnitt solche Hinterschneidungen sind, die transversal oder longitudinal direkt bezogen sind auf die Außenwandung des Befestigungsmittels.
Soweit in der vorliegenden Erfindung von einem inneren Hinterschneidungsbereich und mindestens einem ersten äußeren beziehungsweise transversalen Hinterschneidungsbereich die Rede ist, sind Hinterschneidungsbereiche gemeint, die transversale Hinterschneidungen aufweisen. Transversale Hinterschneidungen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind quer in jeglichen bis zu einer Längsrichtung des Befestigungsmittels orientiert. Sie sind bevorzugt aus linearen und/oder gekrümmten Abschnitten gebildet, oftmals mit unterschiedlichen Radien.
Der innere und der mindestens eine äußere beziehungsweise transversale Hinterschneidungsbereich erstrecken sich in Längsrichtung des Befestigungsmittels gesehen vorzugsweise zwischen minimalen Breiten, bezogen auf die jeweiligen Hinterschneidungsbereiche, der im männlichen und weiblichen Endabschnitt angeordneten Mittel. Beispielsweise erstreckt sich ein innerer Hinterschneidungsbereich des weiblichen Endabschnitts ausgehend von der minimalen Breite b₃ des Fußabschnitts des weiblichen Endabschnitts bis zu einer minimalen Breiten b₆₁ bzw. b₆₂ der beiden Aufweitungsteile des Kopfteils des männlichen Endabschnitts. Beispielsweise erstreckt sich ein erster äußerer beziehungsweise transversaler Hinterschneidungsbereich in etwa zwischen einem Bereich minimaler Breite b₁ des ersten Fußabschnitts, der an dem ersten Grund des männlichen Endabschnitts angeordnet ist, bis etwa zu einer minimalen Breite b₂₁ und b₂₂ zweier Längsabschnitte des komplementären weiblichen Endabschnitts, angeordnet beidseitig eines mittig am zweiten Grund angeordneten zweiten Fußabschnitts des weiblichen Endabschnitts.
In der alternativen oder kumulativen Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist Grund für die verbesserte statisches mehrfach dynamisches Verhalten auch die Vorsehung des im weiblichen Endabschnitts in etwa mittig angeordneten Fußabschnittes mit dem Kopfteil, welches in den hierzu komplementär ausgebildeten männlichen Endabschnitt eingreifbar ist. Dort ist eine entsprechende Ausnehmung vorgesehen, durch welche im männlichen Endabschnitt ein innerer Hinterschneidungsbereich ausgebildet ist. Neben dem inneren Hinterschneidungsbereich weist der männliche Endabschnitt dabei bevorzugt mindestens einen äußeren beziehungsweis transversalen Hinterschneidungsbereich auf. Ein im Sinne der vorliegenden Erfindung weiblicher Endabschnitt beschreibt einen solchen, der einen männlichen Endabschnitt aufnimmt und überwiegend seitlich umfasst.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist alternativ oder kumulativ ein Befestigungsmittel der eingangs genannten Art Gegenstand der vorliegenden Erfindung, wobei ein weiblicher Endabschnitt einen Grund umfasst, an welchem ein dort etwa mittig angeordneter Fußabschnitt angeordnet ist, an dem ein Kopfteil angeordnet ist, welches eine Außenkontur des Fußabschnitts seitlich überragt und in einer Querrichtung des Befestigungsmittels gesehen untere Seitenflächen zur Ausbildung mindestens eines inneren Hinterschneidungsbereichs in einer Ausnehmung des männlichen Endabschnitts umfasst. Beide erfindungsgemäße Ausgestaltungen des Befestigungsmittels, die auch kumulativ vorliegend können, sind sowohl hinsichtlich statischer als auch dynamischer Belastung gegenüber solchen aus dem Stand der Technik verbessert.
Das erfindungsgemäße Befestigungsmittel ist vorzugsweise bandförmig ausgebildet. In dieser Form wird es produziert und anschließend zu einem geschlossenen Ring gebogen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist daher das beanspruchte Befestigungsmittel zu einem geschlossenen Ring schließbar, und insbesondere als geschlossener Ring ausgebildet, wobei die komplementären männlichen und weiblichen Endabschnitte miteinander verbunden sind. Es kann dabei vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der männliche oder weibliche Endabschnitt Materialüberschneidungen, insbesondere in den jeweiligen Kopfteilen, aber auch im Fußteil, aufweisen können, wobei mit Überschneidungen Materialüberschneidungen gemeint sind, so dass bei einem Schließen des bandförmigen Befestigungsmittels zu einem geschlossenen Ring in diesen Bereichen Verschmiedungen durch Materialüberlagerungen auftreten. Hierdurch kann in Bereichen, in welchen bei einer sehr starken Beanspruchung des Befestigungsmittels im Gebrauch grundsätzlich Spalte bildbar sind, dieser Spaltbildung vorgebeugt werden, so dass die Lebensdauer des als geschlossener Ring ausgebildeten Befestigungsmittels im Befestigungszustand verlängert ist.
Durch das Biegen des bandförmigen Befestigungsmittels zu einem geschlossenen Ring und ebenso durch das Krimpen zur Befestigung beispielsweise eines Balgs mit dem erfindungsgemäßen Befestigungsmittel auf zum Beispiel einer Welle, treten Verschmiedungen und/oder sonstige Verformungen des männlichen und weiblichen Endabschnitts auf. Soweit daher in der vorliegenden Erfindung Bezug genommen wird zu geometrischen Werten, werthaltigen Begriffen wie parallel etc. oder Wertebereichen wie beispielsweise Winkeln oder Radien, sind diese bezogen auf das bandförmig ausgebildete, d.h. nicht geschlossene Befestigungsmittel. Die minimalen Breiten bleiben zumeist in einem geschlossenen und gekrimpten erfindungsgemäßen Befestigungsmittel in etwa erhalten.
Soweit in der vorliegenden Erfindung der Begriff "in etwa" verwendet wird in Bezug auf konkrete Werte, werthaltige Begriffe wie parallel etc. oder Wertebereiche, so sind hierunter solche Abweichung zu verstehen, die der angesprochene Fachmann als im Bereich des fachmännisch üblichen ansieht, insbesondere Abweichungen von +/–10 %, bevorzugt +/–5 % der jeweiligen Werte oder werthaltige Begriffe.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels betragen die Breiten b₁ beziehungsweise (b₁₁+b₁₂) und (b₂₁+b₂₂) zusammen mindestens etwa 38 %, bevorzugt mindestens etwa 40 %, einer gesamten Breite b des Befestigungsmittels. Vorzugsweise betragen die genannten Breiten etwa 38 % bis etwa 80 %, bevorzugt etwa 40 % bis etwa 75 %, der gesamten Breite b des Befestigungsmittels. Bei den genannten Verhältnissen beziehungsweise Verhältnisbereichen kann eine auf das Befestigungsmittel einwirkende Längskraft bestmöglich übertragen werden auf die Mittel des männlichen und weiblichen Endabschnitts, insbesondere den männlichen Fußabschnitt.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform sind in mindestens einem transversalen Hinterschneidungsbereich Kerbradien von mindestens etwa 0,3 mm, bevorzugt mindestens etwa 0,5 mm, und weiter bevorzugt besonders in einem Bereich von etwa 0,3 mm bis etwa 0,9 mm, angeordnet. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist einen Kerbradius von mindestens etwa 0,3 mm ein weiterer Kerbradius von maximal etwa 0,3 mm zugeordnet. Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung sind in dem mindestens einem transversalen Hinterschneidungsbereich Kerbradien von etwa 0,4 mm bis etwa 0,9 mm, vorgesehen, und diesen ein weiterer Kerbradius von etwa 0,2 mm bis etwa 0,35 mm, weiter bevorzugt von etwa 0,2 mm bis etwa 0,3 mm, zugeordnet. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt ein Kerbradius in Übergang von dem ersten Grund des männlichen Endabschnitts zum Fußabschnitt mindestens etwa 0,3 mm, bevorzugt mindestens 0,5 mm, und liegt weiter bevorzugt in einem Bereich von etwa 0,4 mm bis etwa 0,85 mm. Auch hier können ebenfalls vorzugsweise unterschiedliche Radien eingesetzt werden, wie vorstehend beschrieben.
Vorteilhafterweise sind im Bereich zwischen Längsseitenflächen des Fußabschnitts und Querseitenflächen der Aufweitungsteile des männlichen Endabschnitts Kerbradien von mindestens etwa 0,3 mm, bevorzugt mindestens etwa 0,5 mm, und weiter bevorzugt besonders in einem Bereich von etwa 0,3 mm bis etwa 0,9 mm, angeordnet. Es kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass unterschiedliche Radien eingesetzt werden, wobei im Bereich der minimalen Breite b₁ des Fußabschnitts des männlichen Endabschnitts vorteilhafterweise größere Kerbradien in einem Bereich von etwa 0,7 mm bis etwa 0,9 mm vorgesehen sind, an welche sich minimale Radien in einem Bereich von etwa 0,25 mm bis etwa 0,5 mm, bevorzugt in einem Bereich von etwa 0,3 mm bis etwa 0,4 mm, anschließen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind im Bereich minimaler Breiten der ersten, zweiten, dritten, vierten, etc. transversalen Hinterschneidungsbereiche beziehungsweise der innenliegenden transversalen Hinterschneidungsbereiche möglichst große Kerbradien, insbesondere solche in einem Bereich von etwa 0,5 mm bis etwa 0,9 mm, besonders bevorzugt solche in einem Bereich von etwa 0,6 mm bis etwa 0,9 mm, vorgesehen, an welche sich minimale Kerbradien in einem Bereich von etwa 0,2 mm bis etwa 0,35 mm anschließen. Hierdurch werden in den für die Lastabtragung kritischen Hinterschneidungsbereichen des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels vorteilhafterweise Spaltaufweitungen oder ähnliches durch statische oder dynamische Belastungen unterdrückt.
Vorzugsweise weist der erste Fußabschnitt am ersten Grund des männlichen Endabschnitts eine größere Breite b₄ als die erste minimale Breite b₁ auf. Weiter bevorzugt liegt ein Übergangswinkel γ (gamma) zwischen dem ersten Grund und dem ersten Fußabschnitts des männlichen Endabschnitts in einem Bereich von etwa 90,5° bis etwa 110°, weiter bevorzugt in einem Bereich von etwa 91° bis etwa 102°. Durch diese spezifische Ausgestaltung des ersten Fußabschnitts des männlichen Endabschnitts können vorteilhafterweise möglichst große Kerbradien in kritischen Bereichen, insbesondere in Bereichen minimaler Breiten b₁, verwirklicht werden.
Vorzugsweise sind am ersten Grund des männlichen Endabschnitts mindestens zwei Verlängerungsabschnitte vorgesehen, die in komplementären Aussparungen des weiblichen Endabschnitts anordbar sind. Diese Verlängerungsabschnitte stellen damit zusätzliche transversale Hinterschneidungsbereiche zur Verfügung, durch welche eine bessere Verzahnung des weiblichen mit dem männlichen Endabschnitt ermöglicht ist.
Vorteilhafterweise sind durch den ersten Fußabschnitt des männlichen Endabschnitts gebildete Seitenflächen in einem spitzen Winkel W zu im ersten männlichen transversalen Hinterschneidungsbereich durch erste und zweite Aufweitungsteile ausgebildeten Querseitenflächen ausgebildet.
Die Aufweitungsteile umfassen Querseitenflächen zur Ausbildung des mindestens einen äußeren transversalen Hinterschneidungsbereichs. Die Querseitenflächen bilden mit Längsseitenflächen des Fußabschnitts des männlichen Endabschnitts einen spitzen Winkel W in einem Bereich von etwa 45° bis etwa 88°, bevorzugt in einem Bereich von etwa 68° bis etwa 88°, weiter bevorzugt in einem Bereich von etwa 75° bis etwa 86°. Weiter bevorzugt beträgt der spitze Winkel W 80° + 5°, was bedeutet, dass ein spitzer Winkel W von 80° bevorzugt ist, er aber eine Produktionstoleranz von +5° aufweisen kann.
Erfindungsgemäß sind die minimalen Breiten b₂₁ und b₂₂ beider äußerer Längsabschnitte und die minimale Breite b₃ des zweiten Fußabschnitts des weiblichen Endabschnitts, so vorhanden, derart gewählt, dass diese zu der minimalen Breite b₁ des Fußabschnitts des männlichen Endabschnitts in einem Verhältnis b₁:(b₂₁+ b₂₂+ b₃) von etwa 0,79 bis etwa 1,27, bevorzugt etwa 0,85 bis etwa 1,18, weiter bevorzugt etwa 0,95 bis etwa 1,05, stehen. Dieses Verhältnis hat sich als wesentlich bei der Berechnung mittels Finite-Elemente-Analyse erwiesen, um in Hinblick auf auftretende Zugspannungen beste Werte zu liefern. Grundsätzlich werden systematisch die Verhältnisse der minimalen Breiten (Querschnittsbreitenverhältnisse) des männlichen und des weiblichen Endabschnitts gebildet auf einer ersten männlichen und einer ersten weiblichen Stufe, beziehungsweise einer zweiten männlichen und einer zweiten weiblichen Stufe, beziehungsweise einer dritten männlichen und einer dritten weiblichen Stufe, etc., in Bezug auf derartige äußere transversale Hinterschneidungsbereiche, und sind bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung für alle Stufen in den wie vorstehend genannten Bereichen liegend.
Besonders bevorzugt beträgt eine Breite b₅ des ersten Grunds oder der Verlängerungsabschnitte, die am ersten Grund des männlichen Endabschnitts vorgesehen sind, mindestens 1,0 mm, bevorzugt liegt die Breite b₅ in einem Bereich von etwa 1,2 mm bis etwa 2,0 mm, soweit Verlängerungsabschnitte vorgesehen sind, wobei vorzugsweise die Breite b₅ des ersten Grunds dann der Breite der Verlängerungsabschnitte im Wesentlichen entspricht. Sind keine Verlängerungsabschnitte vorgesehen, beträgt die Breite b₅ des ersten Grundes vorzugsweise zwischen etwa 1,5 mm und etwa 3,2 mm.
In einer Finite-Elemente-Analyse hat sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Befestigungsmittel nicht nur hervorragende Werte für die statische Zugdehnung, sondern auch für die dynamische Zug-Biegedehnung aufweist. Zudem konnte durch Finite-Elemente-Methoden gezeigt werden, dass für eine statische Spaltöffnung, bestimmt in einem Belastungs-Zwischenschritt bei der Montage des Binders, das erfindungsgemäße Befestigungsmittel sehr gute Werte liefert. Für sämtliche der genannten Größen, die normiert durch Finite-Elemente-Methoden bestimmt werden, konnten Werte unter 100 %, und bevorzugt unter 80 %, ermittelt werden. Dies bedeutet, dass nur ausgesprochen geringe Spaltöffnungen in Gebrauch oder bei Auslieferung nach Herstellung des geschlossenen ringförmigen Befestigungsmittels erfolgen werden. Insbesondere liegen die Werte für die dynamische Zug-Biegedehnung erfindungsgemäß bei <= 100 vorzugsweise bei maximal 80 %, bevorzugt maximal 75 %, und bevorzugt in einem Bereich von etwa 20 % bis etwa 80 %, und damit bei Werten, die deutlich unterhalb denjenigen Werten liegen von Puzzle-Verbindungen nach dem Stand der Technik, ebenfalls bestimmt durch Finite-Elemente-Methoden und normiert, deren Werte hierfür oftmals deutlich über 100 % liegen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Fußabschnitt des weiblichen Endabschnitts, so vorhanden, ausgehend vom Grund desselben sich verjüngend bis zu einer minimalen Breite b₃ ausgebildet. Weiter bevorzugt liegt bei dieser Ausführungsform ein Übergangswinkel β zwischen Grund und zweitem Fußabschnitt in einem Bereich von etwa 91° bis etwa 110°, bevorzugt in einem Bereich von etwa 93° bis etwa 108°. Weiter bevorzugt sind zwischen Seitenflächen des zweiten Fußabschnitts und den unteren Seitenflächen des Kopfteils des weiblichen Endabschnitts radiale Bereiche mit Kerbradien von mindestens etwa 0,3 mm angeordnet, weiter bevorzugt Kerbradien von mindestens etwa 0,5 mm, und weiter bevorzugt Kerbradien in einem Bereich von etwa 0,3 mm bis etwa 0,9 mm. Besonders bevorzugt sind in den genannten radialen Bereichen unterschiedliche Kerbradien vorgesehen. Besonders bevorzugt werden dabei im Bereich minimaler Breiten, wie beispielsweise der minimalen Breite des zweiten Fußabschnitts des weiblichen Endabschnitts, Radien von etwa 0,7 mm bis etwa 0,9 mm, bevorzugt etwa 0,8 mm bis etwa 0,9 mm eingesetzt, an welche sich dann ein Minimalradius in einem Bereich von etwa 0,3 mm bis etwa 0,4 mm anschließen kann. Die genannten Minimalradien, welche bevorzugt in einem Bereich von etwa 0,25 mm bis etwa 0,5 mm, weiter bevorzugt in einem Bereich von etwa 0,3 mm bis etwa 0,4 mm, liegen, dienen dazu, möglichst viele Funktionen wie Hinterschneidungen oder lasttragende Querschnittsflächen des erfindungsgemäßen Befestigungsteils auf dem verfügbaren engen Raum zur Verfügung zu stellen. Eine übliche Breite b eines erfindungsgemäßen Befestigungsmittels liegt in einem Bereich von etwa 8 mm bis etwa 20 mm, bevorzugt etwa 9 mm bis etwa 13 mm. Im Bereich der minimalen Breiten werden diese Minimalradien jedoch nicht eingesetzt, da ansonsten dort stärkere Kerbwirkungen auftreten würden. Erst wenn durch einen größeren Radius, insbesondere einem solchen in einem Bereich von etwa 0,7 mm bis etwa 0,9 mm, eine Querschnittsverbreiterung von mindestens 0,1 mm erfolgt, sollte hieran anschließend ein Minimalradius vorgesehen werden. Im Bereich eines kritischen, das heißt minimalen Ausschnitts beziehungsweise Breite des männlichen oder weiblichen Endabschnitts, zum Beispiel einer minimalen Breite der Fußabschnitte, werden vorzugsweise größtmögliche Kerbradien in einem Bereich von etwa 0,4 mm bis etwa 1 mm, weiter bevorzugt bis etwa 0,9 mm eingesetzt. Der Übergang von einem Minimalradius zu einem größeren Radius oder umgekehrt erfolgt erfindungsgemäß stets tangential stetig. Die genannten lokalen Krümmungsradien werden vorteilhafterweise ermittelt durch Vergleich beim Anschmiegen von verschiedenen bekannten Radien.
Vorteilhafterweise sind Seitenflächen des Kopfteils des weiblichen Endabschnitts, so vorhanden, zumindest teilweise, bevorzugt vollständig gekrümmt ausgebildet mit Kerbradien von mindestens etwa 0,3 mm, bevorzugt von mindestens etwa 0,5 mm, weiter bevorzugt mit Kerbradien in einem Bereich von etwa 0,3 mm bis etwa 0,9 mm. Auch hier können, wie vorstehend beschrieben, unterschiedliche Radien aneinander anschließen. Vorteilhafterweise ist eine Kopfseitenfläche des Kopfteils in mindestens einem Teilbereich etwa parallel zu dem Grund des weiblichen Endabschnitts ausgebildet. Besonders bevorzugt gehen die Seitenflächen des Kopfteils mit radialen Bereichen mit Kerbradien von mindestens etwa 0,5 mm, bevorzugt mindestens etwa 0,7 mm, besonders bevorzugt in einem Bereich von etwa 0,7 mm bis etwa 0,9 mm, in die Kopfseitenfläche des Kopfteils über. Dabei kann nachfolgend dem radialen Bereich ein linearer Bereich ohne jede Krümmung vorgesehen sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist beidseitig des Fußabschnitts des weiblichen Endabschnitts je ein äußerer Längsabschnitt angeordnet, dessen Außenwandung bündig in die Außenwandung des Befestigungsmittels übergeht. Die Längsabschnitte können in ihrem dem männlichen Endabschnitt zuordbaren Ende Aussparungen aufweisen, in welchen Verlängerungsabschnitte des männlichen Endabschnitts anordbar sind. Hierdurch werden zusätzliche longitudinale Hinterschneidungen zur Verfügung gestellt, welche im Fall einer Biegebeanspruchung die Gefahr eines Öffnens einer Verbindung zwischen männlichem und weiblichen Endabschnitt in einem geschlossenen erfindungsgemäßen Befestigungsmittel weiter vermindern.
In einer ersten Ausführungsform ist das Kopfteil des weiblichen Endabschnitts von den beiden äußeren Längsabschnitten in einer Längsrichtung des Befestigungsmittels überragt. In einer zweiten Ausführungsform steht das Kopfteil des weiblichen Endabschnitts in einer Längsrichtung des Befestigungsmittels gesehen über die äußeren Längsabschnitte hervor, bzw. ragt über die Enden der äußeren Längsabschnitte heraus. In der zweiten Ausführungsform weist daher der männliche Endabschnitt eine über den Grund desselben hinaus in der Längsrichtung des Bandes gesehen ausgebildete Ausnehmung auf, in die das Fußteil mit dem Kopfteil des weiblichen Endabschnitts komplementär eingreift.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels umfasst der männliche Endabschnitt neben dem mindestens einen äußeren transversalen Hinterschneidungsbereich mindestens einen inneren Hinterschneidungsbereich. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass mindestens zwei oder drei oder gar mehr transversale Hinterschneidungsbereiche, bevorzugt jedoch einer oder zwei oder drei transversale Hinterschneidungsbereiche vorgesehen sind.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist am vom Grund wegweisenden Ende des Fußabschnitts des männlichen Endabschnitts ein Kopfteil mit Aufweitungsteilen angeordnet, die den inneren Hinterschneidungsbereich ausbilden, insbesondere indem sie eine Ausnehmung für Fußteil mit Kopfteil eines weiblichen Endabschnitts ausbilden.
Vorteilhafterweise sind Seitenflächen der Aufweitungsteile in etwa parallel zu der Außenwandung des Befestigungsmittels ausgebildet. Es kann hier jedoch auch vorgesehen sein, dass die Seitenflächen leicht gewinkelt zu der Außenwandung des Befestigungsmittels ausgebildet sind, d.h. sich insbesondere vorteilhafterweise der Kopfteil des männlichen Endabschnitts in Längsrichtung des Befestigungsmittels gesehen etwas verjüngend ausgebildet ist. Die Abweichungen von einer parallelen Ausrichtung liegen dabei vorzugsweise in einem Bereich von etwa +/–10°, weiter bevorzugt in einem Bereich von etwa +/–5°. Die Seitenflächen der Aufweitungsteile können nicht nur linear, was bevorzugt ist, sondern auch sonstwie ausgebildet sein, insbesondere gekrümmte Bereiche aufweisen, die Ausbuchtungen oder Einbuchtungen in den Aufweitungsteilen des Kopfteils des männlichen Endabschnitts bilden. Der Übergang zwischen den Seitenflächen der Aufweitungsteilen des Kopfteils des männlichen Endabschnitts und den jeweiligen Kopfseitenflächen derselben, die dem Grund des weiblichen Endabschnitts zuordbar sind, erfolgt vorzugsweise rechtwinklig. Aufgrund produktionstechnischer Fertigungsgrenzen können hier jedoch auch minimale Kerbradien von bis zu 0,3 mm vorliegen. Diese lassen sich produktionstechnisch nicht vermeiden.
Weiter bevorzugt ist zwischen den Aufweitungsteilen eine Ausnehmung ausgebildet, die komplementär zu dem am Grund des weiblichen Endabschnitts angeordneten Fußabschnitts mit Kopfteil, so vorhanden, ausgebildet ist. Die Ausnehmung lässt sich als in etwa pilzkopfartig beschreiben. Hierdurch erhält das im männlichen Endabschnitt angeordnete Mittel, umfassend Fußteil und Kopfteil mit den beiden Aufweitungsteilen und der Ausnehmung, ein in etwa hirschkäferartiges Erscheinungsbild. Bei Vorsehung von mehr als einem inneren Hinterschneidungsbereich können dann zum Beispiel baumartige Konturen eingesetzt werden.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist eine Länge l des Fußabschnitts und des Kopfteils mit den Aufweitungsteilen des männlichen Endabschnitts kürzer als eine Breite b des Befestigungsmittels. Vorzugsweise beträgt die Länge l etwa 70 % bis etwa 98 %, bevorzugt etwa 78 % bis etwa 95 %, der Breite b des Befestigungsmittels.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels zur Befestigung von Bälgen auf Gelenkgehäusen, insbesondere auf Gelenkgehäuseaußenteilen und/oder Wellen, insbesondere von Automobilen, insbesondere von Gleichlaufgelenken. Aus Balg und Befestigungsmittel ist erfindungsgemäß ein System gebildet, welches die Befestigung von Bälgen ermöglicht. Insbesondere weist dieses System einen Faltenbalg und/oder einen Rollbalg auf.
Diese und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1: eine Draufsicht auf ein bandförmiges erfindungsgemäßes Befestigungsmittel in einer ersten Ausführungsform;
2a: einen männlichen Endabschnitt des Befestigungsmittels gemäß 1;
2b: einen weiblichen Endabschnitt des Befestigungsmittels gemäß 1;
3: das Befestigungsmittel gemäß den 1 bis 3 im geschlossenen ringförmigen Zustand in einer perspektivischen Ansicht;
4: eine Draufsicht auf ein geschlossenes ringförmiges Befestigungsmittel in einer zweiten Ausführungsform;
5: eine dritte Ausführungsform eines geschlossenen erfindungsgemäßen Befestigungsmittels;
6: eine vierte Ausführungsform eines geschlossenen erfindungsgemäßen Befestigungsmittels;
7: eine fünfte Ausführungsform eines geschlossenen erfindungsgemäßen Befestigungsmittels;
8: eine sechste Ausführungsform eines geschlossenen erfindungsgemäßen Befestigungsmittels;
9: eine siebte Ausführungsform eines geschlossenen erfindungsgemäßen Befestigungsmittels;
10: eine achte Ausführungsform eines geschlossenen erfindungsgemäßen Befestigungsmittels;
11: eine neunte Ausführungsform eines geschlossenen erfindungsgemäßen Befestigungsmittels; und
12: eine Einzelheit Y der 4.
Zunächst sei vorausgeschickt, dass die in den Figuren dargestellten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels nicht einschränkend auszulegen sind, es können beispielsweise auch zwei oder mehr Fußabschnitte mit Kopfteil und Aufweitungsteilen im Falle des männlichen Endabschnitts am Grund der weiblichen und männlichen Endabschnitte angeordnet sein. Es können die in den Figuren beschriebenen Merkmale zur weiteren Ausgestaltung mit denen in der Beschreibung oben angegebenen Merkmalen kombiniert werden. Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass die in der Figurenbeschreibung angegebenen Bezugszeichen den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht beschränken, sondern lediglich auf die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele verweisen. Gleiche Teile oder Teile mit gleicher Funktion weisen im Folgenden, soweit nicht ausdrücklich anders erwähnt, die gleichen Bezugszeichen auf.
1 zeigt in Draufsicht eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels 10, welches bandförmig, d.h. in nicht geschlossenem Zustand, vorliegt. Das Befestigungsmittel 10 weist einen männlichen Endabschnitt 14 und einen weiblichen Endabschnitt 12 auf, zwischen denen ein Bandabschnitt 12 angeordnet ist. Das Befestigungsmittel 10 weist auf beiden Seiten eine Außenwandung 11 auf.
2a zeigt den männlichen Endabschnitt 14 des Befestigungsmittels 10 gemäß 1 in der ersten Ausführungsform. Eine Breite b, bestimmt zwischen den Außenwandungen 11, des Befestigungsmittels 10 bzw. Bandabschnitts 12 ist dabei größer als eine Länge l des männlichen Endabschnitts, gemessen zwischen einem Grund 22 und Kopfseitenflächen 33.1 und 33.2. Die Länge l beträgt dabei etwa 80 % der Breite b.
Der männliche Endabschnitt 14 weist einen Fußabschnitt 20 und einen Kopfteil 21 auf. Das Kopfteil 21 weist zwei Aufweitungsteile 32.1 und 32.2 auf, welche eine Außenkontur des Fußteils 20 seitlich überragen. Das Fußteil 20 weist Längsseitenflächen 30.1, 30.2 auf, wobei zwischen dem Grund 22 und den Längsseitenflächen 30.1 und 30.2 ein stumpfer Winkel ɤ (gamma) gebildet ist mit etwa 93°. Im Bereich des Übergangs vom Grund 22 in die Längsseitenflächen 30.1 und 30.2 ist ein Kerbradius r5 von etwa 0,3 mm vorgesehen. Das Fußteil 20 ist sich verjüngend bis zu einer minimalen Breite b1 ausgebildet. Nachfolgend dieser minimalen Breite b1 ist ein erster Kerbradius r1 mit einem Wert von 0,8 mm vorgesehen, der tangential stetig in einen Kerbradius r₂ von 0,3 mm übergeht. Diese Kerbradien r₁ und r₂ stellen den Übergang von den Längsseitenflächen 30.1 und 30.2 des Fußabschnitts 20 in Querseitenflächen 34.1 und 34.2, die in einem ersten und einzigen äußeren transversalen Hinterschneidungsbereich 26 angeordnet sind, der Aufweitungsteile 32.1 und 32.2 dar. Diese gehen dann in Seitenflächen 35.1 und 35.2 der Aufweitungsteile 32.1 und 32.2 über mit einem minimalen Kerbradius r₃ von 0,3 mm und daran anschließend tangential stetig einem Kerbradius r₄ von 0,8 mm. Die Seitenflächen 35.1 und 35.2 sind nicht parallel verlaufend zu der Außenwandung 11 des Befestigungsmittels 10 ausgebildet, sondern in einem Winkel von etwa 3° zu dieser, wodurch die Aufweitungsteile 32.1 und 32.2 in Richtung auf Kopfseitenflächen 33.1 und 33.2 derselben, die dem weiblichen Endabschnitt 16 zuordenbar sind, etwas verjüngend ausgebildet sind. Hierdurch wird nachfolgend dem Kerbradius r₄ ein Bereich minimaler Breite b₂ im komplementär ausgebildeten weiblichen Abschnitt 16 zur Verfügung gestellt, wie dieser 2b weiter unten entnehmbar ist. Im männlichen Endabschnitt 14 weist der Fußabschnitt 20 am Grund 22 eine größere Breite b₄ auf als im Bereich minimaler Breite b₁.
Der Übergang zwischen den Längsseitenflächen 35.1 und 35.2 der Aufweitungsteile 32.1 und 32.2 in die Kopfseitenflächen 33.1 und 33.2 verläuft im Wesentlichen rechtwinklig. Aufgrund von Produktionstoleranzen können dort jedoch Kerbradien von bis zu 0,3 mm vorliegen.
Die Querseitenflächen 34.1 und 34.2 der Aufweitungteile 32.1 und 32.2 sind in einem spitzen Winkel W mit den Längsseitenflächen 30.1 und 30.2 des Fußabschnittes 20 von 85° ausgebildet.
Der Kopfteil 21 des männlichen Endabschnitts 16 weist eine pilzkopfförmige Ausnehmung 38 zur Bildung eines inneren Hinterschneidungsbereichs 36 auf, welche ausgehend von den Kopfseitenflächen 33.1 und 33.2 der Aufweitungsteile 32.1 und 32.2 ausgebildet ist. Die Kopfseitenflächen 33.1 und 33.2 gehen dabei über in innenliegende Längsseitenflächen 40.1 und 40.2 zur Ausbildung einer Art Pilzfuß der pilzkopfförmigen Ausnehmung 38. Der Pilzkopf der pilzkopfförmigen Ausnehmung 38 weist dabei eine Basisseitenfläche 41 auf, welche teilweise linear und parallel zum Grund 22 ausgebildet ist und in gekrümmte innenliegende Seitenflächen 42.1 und 42.2 ohne jegliche lineare Abschnitte übergeht, so dass letztendlich ein Pilzkopf gebildet ist. Im Bereich der pilzkopfförmigen Ausnehmung 38 sind minimale Breiten b₆₁ und b₆₂ der Aufweitungsteile 32.1 und 32.2 bestimmbar.
2b zeigt den weiblichen Endabschnitt 16 des Befestigungsmittels 10, in welchem der erste und einzige, hier in Hinblick auf die komplementäre Ausbildung zum männlichen Endabschnitt 14 ebenso benannte äußere transversale Hinterschneidungsbereich 27 und der innenliegende transversale Hinterschneidungsbereich 36 kenntlich gemacht sind. Der erste transversale Hinterschneidungsbereich 26 beziehungsweise 27 erstreckt sich von der minimalen Breite b₁ des Fußabschnitts 20 des männlichen Endabschnitts 14 bis zur minimalen Breite b₂₁ beziehungsweise b₂₂ von Längsabschnitten 50.1 und 50.2 des weiblichen Endabschnitts 16. Der innenliegende transversale Hinterschneidungsbereich 36 erstreckt sich von einer minimalen Breite b₃ eines Fußabschnitts 56 des weiblichen Endabschnitts 16 bis zu den minimalen Breiten b₆₁ und b₆₂ der Aufweitungsteile 32.1 und 32.2 des männlichen Endabschnitts 14. Ausgehend von einem Grund 54 des Endabschnitts 16 ist in etwa mittig der Fußabschnitt 56 angeordnet mit einem Kopfteil 57. Der Fußabschnitt 56 weist eine minimale Breite b₃ auf. Längsseitenflächen 58.1 und 58.2 des Längsabschnitts 56 gehen in einem stumpfen Winkel β von etwa 95° in den Grund 54 über. Der Fußabschnitt 56 ist damit verjüngend sich auf das Kopfteil 57 hin ausgebildet. An die Längsseitenflächen 58.1 und 58.2 des Längsabschnitts schließen sich untere Querseitenflächen 63.1 und 63.2 an, welche zumindest teilweise parallel zum Grund 54 ausgebildet sind und in gekrümmte Seitenflächen 62.1 und 62.2 übergehen, welche wiederum in eine Kopfseitenfläche 60, die in einem mittigen Teilbereich in etwa parallel zum Grund 54 ausgebildet ist, übergehen. Radiale Bereiche 59.1 und 59.2 im Übergang zwischen den Längsseitenflächen 58.1 und 58.2 des Fußabschnitts 56 zu den unteren Querseitenflächen 63.1 und 63.2 weisen unmittelbar anschließend an die minimale Breite b₃ einen Kerbradius von 0,8 mm und tangential stetig anschließend an diesen einen Kerbradius von 0,3 mm auf.
Beidseitig des pilzförmigen, durch Fußabschnitt 56 und Kopfteil 57 gebildeten Mittels sind jeweils ein Längsabschnitt 50.1 und 50.2 ausgebildet, deren Außenwandung 51.1 und 51.2 bündig in die Außenwandung 11 des Befestigungsmittels 10 übergeht. An ihrem dem männlichen Endabschnitt zuordbaren Ende weisen die Längsabschnitte 50.1 und 50.2 Aussparungen 53.1 und 53.2 auf, in welche Verlängerungsabschnitte 24.1 und 24.2 (siehe 2a) des männlichen Endabschnitts 14 eingreifen können. Hierdurch wird eine longitudinale Hinterschneidung 28 (siehe 2a) zur Verfügung gestellt. Vorsprünge 52.1 und 52.2 der Längsabschnitte 50.1 und 50.2, zugeordnet dem männlichen Endabschnitt 14, kommen in diesem in Aussparungen 25.1 und 25.2 zu liegen (siehe 2a).
Die Längsabschnitte 50.1 und 50.2 weisen minimale Breiten b₂₁ und b₂₂ auf. Diese minimalen Breiten b₂₁ und b₂₂ liegen nachfolgend zweiten inneren Querseitenflächen 65.1 und 65.2 innerhalb des Hinterschneidungsbereichs 27 und im Übergang zu zweiten inneren Längsseitenflächen 64.1 und 64.2 vor, wobei unmittelbar anschließend an die minimalen Breiten b₂₁ und b₂₂ ein Kerbradius von 0,8 mm und darin anschließend ein Kerbradius von 0,3 mm vorgesehen ist. Die zweiten inneren Querseitenflächen 65.1 und 65.2 gehen dann in die ersten inneren Seitenflächen 66.1 und 66.2 über.
Das Verhältnis der Breiten b₁:(b₂₁+b₂₂+b₃) beträgt etwa 0,87. Die minimale Querschnittsbreite des männlichen Endabschnitts 14 und die minimalen Querschnittsbreiten des weiblichen Endabschnitts 16 führen bei einem solchen Verhältnis zu einer Optimierung der Werte für die Zugspannungen im zum Ring geschlossenen Befestigungsmittel.
Der äußere erste transversale Hinterschneidungsbereich 26 des männlichen Endabschnitts 14 umfasst die Querseitenflächen 34.1 und 34.2 mit den an diesen anschließenden radialen Bereichen. Der innere Hinterschneidungsbereich 36 wird gemäß 2b gebildet durch die unteren Querseitenflächen 63.1 und 63.2 und die an diesen anschließenden radialen Bereiche.
3 zeigt die erste Ausführungsform des Befestigungsmittels 10 geformt als geschlossener Ring in einer perspektivischen Ansicht. 4 zeigt demgegenüber eine Draufsicht auf einen geschlossenen Ring in einer zweiten Ausführungsform des Befestigungsmittels 10, wobei die Einzelheit Y in 12 gezeigt ist. Im Wesentlichen ist diese zweite Ausführungsform ähnlich ausgebildet wie die erste Ausführungsform gemäß den 1 bis 3, jedoch sind nunmehr die Längsseitenflächen 35.1 und 35.2 der Aufweitungsteile 32.1 und 32.2 des Kopfteils 21 exakt parallel zu einer Außenwandung 11 des Befestigungsmittels 10 ausgerichtet. Zudem beträgt ein Winkel α, der bestimmt ist durch die Querseitenflächen 34.1 und 34.2 und deren lineare Abschnitte einerseits und andererseits durch eine durch den Grund 22 des männlichen Endabschnitts 14 verlaufende Gerade oder eine Parallele hierzu, 10° und nicht 5° wie in der Ausführungsform gemäß 2a. Demgemäß beträgt der Wert für den spitzen Winkel W, der in 12 nicht eingezeichnet ist, bei dieser Ausführungsform etwa 80°, da der Winkel ɤ, der in 12 auch nicht eingezeichnet ist, ebenso wie bei der ersten Ausführungsform gemäß 2a 93° beträgt. Der spitze Winkel W kann jedoch zum Beispiel auch 70° betragen in einer Alternative zu der Ausführungsform gemäß 12. 12 zeigt in idealisierter Weise den Zusammenschluss des männlichen Endabschnitts 14 und des weiblichen Endabschnitts 16 am im zum Ring geschlossenen Befestigungsmittel 10. Tatsächlich wird durch den Einsatz der Biegewerkzeuge es jedoch zu geringfügigen Materialumformungen kommen, so dass die exakten geometrischen Werte, also die exakte Form des männlichen und des männlichen Endabschnitts 14, 16 im geschlossenen Ring etwas abweichen von denjenigen des offenen Bandabschnittes, wie in den 1 und 2a/b gezeigt.
5 zeigt eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels 10, welches drei Stufen von äußeren transversalen Hinterschneidungsbereichen aufweist, wobei 7 eine hierzu ähnlich ausgestaltete fünfte Ausführungsform zeigt. Im Bereich eines ersten Grundes 22 eines männlichen Endabschnitts 14 ist die dritte Ausführungsform ähnlich ausgestaltet wie der männliche Endabschnitt 16 gemäß 2a. Ein Grund 22 der fünften Ausführungsform gemäß 7 ist anders als derjenige der dritten Ausführungsform ausgebildet, indem dort eine Materialanhäufung 74.1 und 74.2 zu einem ersten männlichen Fußabschnitt 20.1 hin vorgesehen ist, die mehr oder weniger linear ansteigend ausgehend vom Grund 22 ausgebildet ist, so dass sich eine Abschrägung ausbildet. Im Bereich eines ersten Grundes 22 eines männlichen Endabschnitts 14 ist die dritte Ausführungsform ähnlich ausgestaltet wie der männliche Endabschnitt 16 gemäß 2a. Die dritte Ausführungsform weist insbesondere einen ersten transversalen Hinterschneidungsbereich 26.1, einen zweiten transversalen Hinterschneidungsbereich 26.2 und einen dritten transversalen Hinterschneidungsbereich 26.3 des männlichen Endabschnitts 14 als auch einen ersten transversalen Hinterschneidungsbereich 27.1, einen zweiten transversalen Hinterschneidungsbereich 27.2 und einen dritten transversalen Hinterschneidungsbereich 27.3 des weiblichen Endabschnitts 16 auf. Die in 5 gezeigte dritte Ausführungsform kann als (Tannen-)Baumartig angesprochen werden. Das Querschnittsbreitenverhältnis der ersten Stufe ermittelt sich aus der minimalen Breite b₁ des ersten männlichen Fußabschnittes 20.1 und den minimalen Breiten b₁₁ und b₁₂ der Verlängerungsabschnitte 50.1 und 50.2 des weiblichen Endabschnitts 16 (siehe hierzu 7). Es beträgt etwa 1, auch bei der fünften Ausführungsform gemäß 7. Das Querschnittsbreitenverhältnis der dritten Stufe bezogen auf die dritte äußere transversale Hinterschneidung des männlichen Endabschnitts 14 und des weiblichen Endabschnitts 16 berechnet sich aus der Breite b₂ eines dritten männlichen Fußabschnittes 20.3 des männlichen Endabschnitts 14 und minimalen Breiten b₂₁ und b₂₂ der Aufhaltungsteile 50.1 und 50.2 des weiblichen Endabschnitts 16 (b₂:(b₂₁+b₂₂)). Es beträgt etwa 0,93, auch für die fünfte Ausführungsform gemäß 7.
6 zeigt eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Befestigungsmittels 10, die bis auf einen inneren Hinterschneidungsbereich 36 der sechsten Ausführungsform gemäß 8 (siehe hierzu weiter unten) entspricht. Diese vierte Ausführungsform weist eine zweistufige Ausgestaltung mit transversalen äußeren Hinterschneidungsbereichen 26.1 und 26.2 beziehungsweise 27.1 und 27.2 auf. Ein erster transversaler Hinterschneidungsbereich 26.1 eines männlichen Endabschnitts 14 und ein zweiter transversaler Hinterschneidungsbereich 27.2 des weiblichen Endabschnitts 16 sind vorgesehen ebenso wie ein erster transversaler Hinterschneidungsbereich 27.1 eines weiblichen Endabschnitts 16 und ein zweiter transversaler Hinterschneidungsbereich 27.2 des weiblichen Endabschnitts 16. Ein Querschnittsbreitenverhältnis auf der zweiten Stufe, berechnet aus einer minimalen Breite b₂ eines zweiten männlichen Fußabschnitts 20.2 und Breiten b₂₁ und b₂₂ von Längsabschnitten 50.1 und 50.2 des weiblichen Endabschnitts 16 im Bereich der zweiten transversalen Hinterschneidung 27.1 beträgt etwa 1. Eine trogartige Ausnehmung 48 ist im männlichen Endabschnitt 16 im zweiten Kopfteil angeordnet.
8 zeigt eine sechste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels 10 im geschlossenen, ringförmigen Zustand. Dabei sind in dieser Ausführungsform zwei äußere transversale Hinterschneidungsbereiche 26.1 und 26.2 eines männlichen Endabschnitts und zwei äußere transversale Hinterschneidungsbereiche 27.1 und 27.2 des weiblichen Endabschnitts 16 vorgesehen. Die Form des männlichen Endabschnitts kann als baumartig angesprochen werden. Die minimale Breite b₂ eines zweiten männlichen Fußabschnitts 20.2 im zweiten Hinterschneidungsbereich 26.2 wird daher herangezogen, um für die zweite Stufe das Verhältnis b₂:(b₂₁+b₂₂) zu bestimmen, was bei etwa 0,8 liegt, wohingegen für die Bestimmung des Querschnittbreitenverhältnisses auf der ersten Stufe auf eine minimale Breite b₁ eines ersten männlichen Fußabschnitts 20.1 im ersten Hinterschneidungsbereich 26.1 und auf Breiten b₁₁ und b₁₂ der seitlichen äußeren Längsabschnitte 50.1 und 50.2 des weiblichen Endabschnitts 16 im Hinterschneidungsbereich 27.1 als auch auf eine minimale Breite b₃ des inneren Hinterschneidungsbereichs 36 abgestellt wird, und das dortige Verhältnis b₁:(b₁₁+b₁₂+b₃) etwa 0,8 beträgt. Aufgrund der Vorsehung zweier äußerer Hinterschneidungsbereiche 26.1 und 26.2 weist die sechste Ausführungsform gemäß 8 hervorragende Werte für die statische Zugdehnung auf. Nachfolgend dem ersten Hinterschneidungsbereich 26.1 ist dann wiederum ein longitudinaler Hinterschneidungsbereich aufgrund der trogartigen Ausbildung 44 vorgesehen, wie dieser durch die Vorsprünge 24.1 und 24.2 beispielsweise in der ersten Ausführungsform gemäß 2a zur Verfügung gestellt ist. Zusätzlich sind jedoch auch noch entsprechende Vorsprünge 24.1 und 24.2 am Grund 22 vorgesehen. Im Übrigen ist der obere Teil mit der Ausnehmung 38 identisch ausgebildet wie in der zweiten Ausführungsform gemäß den 4 und 12. Würde man zwei innere Hinterschneidungsbereiche vorsehen wollen, so würde baumartig eine Ausnehmung 38 in dem Abschnitt benachbart oder ein Fuß 20.1 ebenfalls vorgesehen werden.
9 zeigt eine siebte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels 10, welches erste transversale Hinterschneidungsbereiche 26.1 und zweite transversale Hinterschneidungsbereiche 26.2 des männlichen Endabschnitts 14 und erste transversale Hinterschneidungsbereiche 27.1 und zweite transversale Hinterschneidungsbereiche 27.2 des weiblichen Endabschnitts 16 aufweist. Auf der zweiten Stufe beträgt das Querschnittsbreitenverhältnis, ermittelt aus einer minimalen Breite b₂ eines zweiten männlichen Fußabschnitts 20.1 und minimalen Breiten b₂₁ und b₂₂ von Längsabschnitten 50.1 und 50.2 des weiblichen Endabschnitts 16 etwa 1, für die erste Stufe beträgt das Querschnittsbreitenverhältnis etwa 0,91. Die siebte Ausführungsform gemäß 9 weist dabei zusätzlich trogartige Ausnehmungen 44 nachfolgend den Aufweitungsteilen 32.1 und 32.2 und zugewandt dem zweiten männlichen Fußabschnitt 20.2 auf, wo durch zusätzliche longitudinale Hinterschneidungen und eine weiter verbesserte Verzahnung des weiblichen Endabschnitts 16 mit dem männlichen Endabschnitt 14 zur Verfügung gestellt ist. Der zweite Kopfbereich des männlichen Endabschnitts 14 weist eine Absenkung 82 auf, und am Grund desselben sind Verlängerungsabschnitte 80.1 und 80.2 in Form kleiner Vorsprünge mit einer überwiegend gekrümmten Außenkontur angeordnet, die eine Breite b₅ von etwa 1,5 mm aufweisen. Diese dienen einer weiter verbesserten Verzahnung und stellen zusätzliche Hinterschneidungen zur Verfügung.
10 zeigt eine achte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Befestigungsmittels 10 ähnlich wie dem in 9 gezeigten. Insbesondere entsprechen die Querschnittsbreitenverhältnisse der achten Ausführungsform derjenigen der siebten Ausführungsform gemäß 9. Unterschiedlich ist jedoch die Ausgestaltung im Bereich des ersten Grundes 22 des männlichen Endabschnitts 14. Ähnlich der ersten Ausführungsform gemäß 2a sind Verlängerungsabschnitte 24.1 und 24.2 im männlichen Endabschnitt 14 vorgesehen, in welche Vorsprünge 52.1 und 52.2 der Längsabschnitte 50.1 und 50.2 des weiblichen Endabschnitts 16 eingreifen.
11 zeigt eine neunte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels 10 in geschlossener Form, d.h. mit männlichem und weiblichem Endabschnitt, wobei sich diese dritte Ausführungsform maßgeblich dadurch von z.B. der ersten und zweiten Ausführungsform unterscheidet, dass der Fußabschnitt 56 des weiblichen Endabschnitts 16 erheblich verlängert ist, und zwar über einen Grund 22 des männlichen Endabschnitts 14 hinaus in Längsrichtung des Befestigungsmittels 10. Dadurch kommt auch das Kopfteil 57 jenseits des Grunds 22 zu liegen, so dass dann letztendlich im männlichen Endabschnitt 14 eine Ausnehmung 38 ausgebildet ist, welche über den Grund 22 in Längsrichtung des Befestigungsmittels hin verschoben ist. Die minimale Breite b₁ wird bei der Ausführungsform gemäß 5 gebildet durch die beiden Teilbreiten b₁₁ und b₁₂, so dass ein Verhältnis (b₁₁+b₁₂):(b₂₁+b₂₂+b₃) von 0,8 vorliegt. Die Breiten b₁₁ und b₁₂ des männlichen Endabschnitts 16 beziehen sich dann auf Längsabschnitte 18.1 und 18.2 desselben, die aufgrund der Verschiebung der Ausnehmung 38 über den ersten Grund 22 in Längsrichtung des Befestigungsmittels hinaus entstanden sind.
Mit dem erfindungsgemäßen Befestigungsmittel wird ein solches zur Verfügung gestellt, welches im Hinblick auf die Zug- und Biegebelastung verbesserte Werte liefert, so dass letztendlich Spaltöffnungen insbesondere im Betrieb vermieden und dadurch die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Befestigungsmittels erheblich verlängert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4021746 A1 [0003, 0003, 0003]

Claims

Befestigungsmittel (10), insbesondere für Bälge, mit einem männlichen und einem hierzu komplementären weiblichen Endabschnitt (14, 16), die beide jeweils mindestens einen ersten transversalen Hinterschneidungsbereich (26, 27) aufweisen, und wobei eine erste Breite b₁ des männlichen Endabschnitts (14) bestimmt ist entweder durch die minimale Breite b₁ eines sich von einem ersten Grund (22) weg erstreckenden ersten Fußabschnitts (20) in dem ersten männlichen transversalen Hinterschneidungsbereich (26.1), oder bei Vorliegen einer Ausnehmung (38), die in einer Längsrichtung des Befestigungsmittels (10) über den Grund (22) hinaus verschoben angeordnet ist, durch minimale Breiten b₁₁ und b₁₂ von Längsabschnitten (18.1, 18.2) im Bereich der Ausnehmung (38), und wobei der weibliche Endabschnitt (16) einen ersten und einen zweiten äußeren Längsabschnitt (50.1, 50.2) mit je einer zweiten minimalen Breite b₂₁ und b₂₂ im Bereich der ersten weiblichen transversalen Hinterschneidung (27) sowie ggfs. einen innen liegenden transversalen Hinterschneidungsbereich (36) mit einem zweiten Fußabschnitt (56) aufweist, wobei dieser sich von einem zweiten Grund (54) weg erstreckt und eine dritte minimale Breite b₃ in dem innenliegenden transversalen Hinterschneidungsbereich (36) aufweist, wobei b₁:(b₂₁+b₂₂+b₃) beziehungsweise (b₁₁+b₁₂):(b₂₁+b₂₂+b₃) in einem Bereich von etwa 0,79 bis etwa 1,27 liegt.
Befestigungsmittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breiten b₁ beziehungsweise (b₁₁+b₁₂) und (b₂₁ + b₂₂) zusammen mindestens etwa 38 % einer gesamten Breite b des Befestigungsmittels (10) betragen.
Befestigungsmittel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem transversalen Hinterschneidungsbereich (26, 27, 36) Kerbradien von mindestens etwa 0,3 mm vorgesehen sind.
Befestigungsmittel gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass einem Kerbradius von mindestens etwa 0,3 mm ein weiterer Kerbradius von maximal etwa 0,35 mm zugeordnet ist.
Befestigungsmittel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kerbradius im Übergang von dem ersten Grund (22) des männlichen Endabschnitts (14) zum Fußabschnitt (20) mindestens etwa 0,3 mm beträgt.
Befestigungsmittel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fußabschnitt (20) am ersten Grund (22) eine größere Breite b₄ als die erste minimale Breite b₁ aufweist.
Befestigungsmittel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten Grund (22) des männlichen Endabschnitts (14) mindestens zwei Verlängerungsabschnitte (24.1, 24.2) vorgesehen sind, die in komplementären Aussparungen (53.1, 53.2) des weiblichen Endabschnitts (16) anordbar sind.
Befestigungsmittel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den ersten Fußabschnitt (20) gebildete Seitenflächen (30.1, 30.2) in einem spitzen Winkel W zu im ersten männlichen transversalen Hinterschneidungsbereich (26.1) durch erste und zweite Aufweitungsteile (32.1, 32.2) ausgebildeten Querseitenflächen (34.1, 34.2) ausgebildet sind.
Befestigungsmittel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge l der männlichen und weiblichen Endabschnitte (14, 16) kleiner als die Gesamtbreite b des Befestigungsmittels (10) ist.
Befestigungsmittel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses bandförmig ist.
Befestigungsmittel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zu einem Ring schließbar ist, in dem der männliche und der weibliche Endabschnitt (14, 16) miteinander verbunden sind.
Befestigungsmittel gemäß einem der vorgehenden Ansprüche und dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite b₅ des ersten Grunds (22) oder der Verlängerungsabschnitte (24.1., 24.2) mindestens 1 mm beträgt.
Befestigungsmittel gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einen Wert für die dynamische Zug-Biegedehnung, bestimmt durch dynamische Wechselbelastung, von <= 100 % aufweist.
Verwendung eines Befestigungsmittels (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Befestigung von Bälgen auf Gelenkgehäusen und/oder Wellen.
System, umfassend ein Befestigungsmittel (10), gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 und einen Balg.