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Die Erfindung betrifft einen Faltenbalg für einen fluidischen Betätigungszylinder, besonders bevorzugt für einen hydraulischen Betätigungszylinder, eines Kupplungsbetätigungssystems eines Kraftfahrzeuges, wie eines PKWs, LKWs, Busses oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges, mit einem ersten Befestigungsbereich zur Anbringung an einem Zylindergehäuse (d.h. der erste Befestigungsbereich ist zur Anbringung an einem Zylindergehäuse geometrisch und stofflich vorbereitet) und einem zweiten Befestigungsbereich zur Anbringung an einem relativ zu dem Zylindergehäuse verschiebbaren kolbenfesten Abstützbereich des Betätigungszylinders (d.h. der zweite Befestigungsbereich ist zur Anbringung an einem relativ zu dem Zylindergehäuse verschiebbaren kolbenfesten Abstützbereich des Betätigungszylinders geometrisch und stofflich vorbereitet), sowie mit einem faltbaren, die beiden Befestigungsbereiche miteinander verbindenden Faltenbereich. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Betätigungszylinder, vorzugsweise einen hydraulischen Betätigungszylinder, für ein Betätigungssystem einer Kraftfahrzeugkupplung, mit einem solchen Faltenbalg, sowie eine Kupplung mit einem solchen Betätigungszylinder.
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Gattungsgemäße Faltenbalge sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Beispielsweise offenbart die
DE 10 2008 037 327 A1 einen Geberzylinder, insbesondere für die Kupplungs- oder Bremsbetätigung eines Kraftfahrzeuges, bei welchem in einer Führungshülse ein Kolben axial verschiebbar ist und der Kolben eine stirnseitige Ausnehmung aufweist, in welcher ein kolbenseitiges Ende einer Kolbenstange gelagert ist. Die Abdichtung zwischen Führungshülse und Kolbenstange erfolgt mittels eines Dichtungsbalges.
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Des Weiteren ist der Anmelderin interner Stand der Technik bekannt, der noch nicht veröffentlicht worden ist, jedoch bereits als Deutsche Patentanmeldung beim
Deutschen Patent- und Markenamt am 14. November 2014 mit dem Aktenzeichen 10 2014 223 245.7 eingereicht worden ist. Hierin ist eine Kolbenzylinderanordnung offenbart, die ein als Zylinder ausgebildetes Gehäuse umfasst, in dem ein axial beweglicher Kolben gelagert ist. An den Kolben schließt sich eine Kolbenstange an, wobei die Kolbenstange von einem Faltenbalg umgeben ist. Der Faltenbalg ist einerseits zwischen dem Gehäuse und der Kolbenstange und andererseits direkt an der Kolbenstange befestigt. Das dem Gehäuse zugewandte Ende des Faltenbalges weist eine verstärkte Wanddicke auf.
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Somit sind aus dem Stand der Technik bereits Faltenbalge bekannt, die in Kupplungsbetätigungssystemen eingesetzt sind und insbesondere zur Abdichtung, besonders bevorzugt zur Schmutz-/Staubabdichtung des jeweils aus dem Betätigungszylinder herausfahrbaren Kolbens gegenüber der Umgebung ausgestaltet sind. Hierbei hat es sich jedoch als nachteilig herausgestellt, dass diese Faltenbalge häufig aufgrund ihrer permanenten Verformung beim Aus- und Einfahren des Kolbens eine relativ hohe Belastung im Bereich des jeweiligen Faltengrundes, in den nachfolgend bezeichneten Übergangsbereichen, aufzunehmen haben. Aufgrund der gewählten Wandstärkenverhältnisse, etwa bei gleichbleibender Wanddicke, kann es jedoch unter Umständen auch zu unbeabsichtigten Verformungen außerhalb des Faltengrundes kommen, wodurch die beabsichtigte Faltung nicht mehr stattfinden kann und einzelne Bereiche gar überlastet werden können. Während beispielsweise einige Falten beim Zusammenschieben des Faltenbalges nur geringfügig oder gar nicht gefaltet werden, ist es möglich, dass manche Falten soweit geknickt werden, dass sie beschädigt werden.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung diese aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine reproduzierbare Faltung des Faltenbalges über einen möglichst langen Betriebszeitraum hinweg zu gewährleisten, so dass Beschädigungen in den Übergangsbereichen des Faltenbalges möglichst vermieden werden sollen.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein zwei benachbarte Wandabschnitte einer Falte des Faltenbereiches miteinander verbindender Übergangsbereich in seiner Stärke relativ zu den zumindest zwei Wandabschnitten geschwächt ist.
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Durch eine gezielte Einbringung einer solchen Schwächung kommt es zu einer deutlich verlässlicheren Verformung, das heißt zu einer gezielten Faltenlegung beim Zusammenschieben des Faltenbalges um den Übergangsbereich herum. Der Faltenbereich wird daher in beabsichtigter Weise zusammengelegt / -geklappt / -gefaltet. Die Gefahr von unbeabsichtigtem Faltenwurf und somit Beschädigungen, insbesondere an den Wandabschnitten, wird deutlich verringert. Der Faltenbalg ist somit besonders langlebig einsetzbar.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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In diesem Zusammenhang ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der Übergangsbereich in seiner Dicke relativ zu der Dicke der zwei benachbarten / an ihn anschließenden Wandabschnitte verjüngt / verringert / reduziert ist. Dadurch lässt sich der Faltenbalg besonders einfach herstellen.
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Von Vorteil ist es des Weiteren, wenn der Übergangsbereich ein ringförmiges Schwenkzentrum ausbildet, um das die zwei benachbarten Wandabschnitte relativ zueinander verschwenkbar sind. Dadurch wird die Belastung des Faltenbalges weiter optimiert.
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Konstruktiv ist es besonders einfach umsetzbar, wenn der Übergangsbereich mit einer ihn in seiner Dicke relativ zu den zwei benachbarten Wandabschnitten herabsetzenden, in Umfangsrichtung des Faltenbalges vollständig oder teilweise umlaufenden, Aussparung versehen ist. Die Aussparung kann etwa unmittelbar beim Urformen des Faltenbalges oder nachträglich mittels eines spanabhebenden Verfahrens, bspw. mittels Schneiden, eingebracht werden.
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In diesem Zusammenhang ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Aussparung auf einer radialen Außenseite oder einer radialen Innenseite des Faltenbereiches angebracht ist. Dadurch sind die Aussparungen kostengünstig einbringbar.
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Zweckmäßig ist es zudem, wenn die Aussparung auf jener Seite des Faltenbereiches angeordnet ist, zu welcher Seite sich die zwei benachbarten Wandabschnitte bei einem Komprimieren des Faltenbereiches hin aufeinander zu bewegen. Dadurch lässt sich eine Art Scharnier in Form des Übergangsbereiches langlebig ausbilden.
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Ist die Aussparung im Querschnitt betrachtet teilkreisförmig ausgebildet, ist diese prozesstechnisch geschickt herstellbar.
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Auch von Vorteil ist es, wenn der Übergangsbereich an der Seite der Aussparung einen ersten Radius ausbildet der kleiner als ein, an einer der Aussparung abgewandten Seite ausgebildeter zweiter Radius ist. Somit ist eine Geometrie umgesetzt, die besonders geeignet für das Zusammenfahren und wieder Auseinanderfahren des Faltenbalges geeignet ist.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Betätigungszylinder für ein Betätigungssystem einer Kraftfahrzeugkupplung, beispielsweise einer Reibungskupplung eines Kraftfahrzeuges, mit einem Gehäuse, einem mit diesem Gehäuse einen fluidischen / hydraulischen Druckraum ausbildenden sowie in diesem Gehäuse verschiebbar aufgenommenen Kolben / Betätigungskolben, sowie einem Faltenbalg nach zumindest einem der zuvor beschriebenen Ausführungen, wobei der erste Befestigungsbereich an dem Gehäuse gehalten / eingeschnappt ist und der zweite Befestigungsbereich verschiebefest mit einem betätigungskolbenfesten Abstützbereich verbunden ist, so dass der Faltenbereich einen aus dem Gehäuse hinausragenden Bereich des Bewegungskolbens zur Umgebung hin abdeckt. Dadurch ist der Betätigungszylinder besonders effizient ausgeführt.
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Insbesondere ist es dabei auch von Vorteil, wenn der Faltenbalg als Dichtungsbalg ausgeführt und angeordnet ist und den aus dem Gehäuse hinausragenden Bereich des Betätigungskolbens zur Umgebung hin staub- und / oder schmutzdicht abschließt.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn der Betätigungszylinder als ein Nehmerzylinder oder ein Geberzylinder des Betätigungssystems ausgeführt ist.
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Auch betrifft die Erfindung eine Kupplung an sich für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einem einen Betätigungszylinder nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungen aufweisenden Betätigungssystem. Dadurch ist die Kupplung besonders langlebig betreibbar.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß ein Faltenbalg mit einem optimierten Knickverhalten umgesetzt. Im Stand der Technik konnte es bisher bei Faltenbälgen von Geber- oder Nehmerzylindern aufgrund von stetig gleichen Wandstärken am Faltenbalg dazu kommen, dass dieser beschädigt wird, ungleichmäßig geknickt wird oder in den Zylinder gegebenenfalls sogar Schmutz eindringt. Erfindungsgemäß soll somit das Knickverhalten beziehungsweise das Faltverhalten des Faltenbalges optimiert werden. Hierfür wird in jede Falte vorzugsweise eine Ausnehmung beziehungsweise ein Ausschnitt im Faltenbalg vorgesehen, wodurch der Faltenbalg bei der Betätigung des Zylinders gleichmäßig gefaltet werden kann und Beschädigungen vermieden werden.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Faltenbalges, wobei bereits mehrere Übergangsbereiche zwischen aneinander anschließenden Wandabschnitten zu erkennen sind,
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2 eine Detaildarstellung eines Übergangsbereiches zwischen zwei benachbarten Wandabschnitten des Faltenbalges nach 1, so dass besonders gut die Ausformung der in ihn eingebrachten Aussparung erkennbar ist, und
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3a–d verschiedene Faltzustände des Faltenbalges nach 1, wobei die Komprimierung des Faltenbalges von 3a bis zu 3d über die 3b und 3c zunimmt, so dass sich die Wandabschnitte durch ein Verschwenken um den Übergangsbereich herum von 3a bis 3d hin zunehmend einander annähern.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In
1 ist ein erfindungsgemäßer Faltenbalg
1 eines bevorzugten Ausführungsbeispiels veranschaulicht. Der Faltenbalg
1 ist vorzugsweise in einem Betätigungszylinder, wie einen Nehmerzylinder oder einen Geberzylinder, eines Betätigungssystems für eine Kraftfahrzeugkupplung eingesetzt. Dieser der Übersichtlichkeit nicht dargestellte Betätigungszylinder weist auf typische Weise ein Gehäuse / Zylindergehäuse auf, innerhalb dessen ein Kolben / Betätigungskolben axial verschiebbar ist. Kolben und Gehäuse bilden einen fluidischen, bevorzugt einen hydraulischen Druckraum aus, wobei der Kolben in Abhängigkeit eines bestehenden oder aufzubauenden fluidischen / hydraulischen Druckes in diesem Druckraum aus dem Gehäuse hinaus oder in diesen hinein verschoben wird. Die weiteren Ausführungen einer durch dieses Betätigungssystem betätigten Kupplung sowie eines solchen Betätigungssystems sind in der bereits zuvor bezeichneten
Deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2014 223 245.7 offenbart und gelten somit als hierin integriert.
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Der hülsen- / rohrförmige Faltenbalg 1 weist auf die übliche Weise zwei Befestigungsbereiche 2 und 3 auf, die jeweils an einem axialen Ende des Faltenbalges 1 (in Bezug auf Längsachse 12 des Faltenbalges 1) angebracht sind. Ein erster Befestigungsbereich 2 ist durch eine ringförmige Verdickung ausgestaltet und im Betrieb an einen gehäusefesten Bereich / an dem Gehäuse des Betätigungszylinders verschiebefest / ortsfest eingesetzt. Der zweite Befestigungsbereich 3 ist ebenfalls ist durch eine ringförmige Verdickung gebildet, jedoch an einem kolbenfesten Bereich / an dem Kolben des Betätigungszylinders im Betrieb eingerastet.
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Als Verbindungssegment zwischen den beiden Befestigungsbereichen 2 und 3 ist an dem Faltenbalg 1 ein Faltenbereich 4 ausgestaltet. Der Faltenbereich 4 lässt sich in axialer Richtung / entlang der Längsachse 12 zusammen- und wieder auseinanderfalten.
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Der Faltenbereich 4 weist mehrere einzelne Falten 6 auf. Als Falten 6 sind hier jene Bereiche des Faltenbereiches 4 bezeichnet, die jeweils zwei zueinander benachbart angeordnete Wandabschnitte 5a, 5b, 5c, und/oder 5d sowie jeweils zumindest einen Übergangsbereich 7 aufweisen.
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Eine für die Falten repräsentative erste Falte 6a, wie in 1 und 2 dargestellt, weist einen ersten Wandabschnitt 5a und einen zweiten Wandabschnitt 5b auf, welche Wandabschnitte 5a und 5b über einen Übergangsbereich 7 / Faltengrund miteinander verschwenkbar gekoppelt sind. Dieser Übergangsbereich 7 bildet daher gleichzeitig ein Schwenkzentrum 8 für die beiden Wandabschnitte 5a und 5b der ersten Falte 6a aus.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist nicht nur eine Falte 6a, sondern vier Falten 6a bis 6d in dem Faltenbereich 4 enthalten, wobei diese Anzahl jedoch auch mehr als vier oder weniger als vier betragen kann. Jede Falte 6a bis 6d ist gleich ausgestaltet.
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Die erste Falte 6a, die in axialer Richtung entlang der Längsachse 12 dem ersten Befestigungsbereich 2 zugewandet ist, ist wiederum mittels eines weiteren Übergangsbereiches 7 an einem dritten Wandabschnitt 5c, der fest mit dem ersten Befestigungsbereich 2 gekoppelt ist, abgebracht. Dabei ist der erste Wandabschnitt 5a der ersten Falte 6a über den Übergangsbereich 7 verschwenkbar relativ zu dem festen dritten Wandabschnitt 5c angebracht. Dritter Wandabschnitt 5c, Übergangsbereich 7 und erster Wandabschnitt 5a der ersten Falte 6a bilden wiederum eine Halbfalte aus. Des Weiteren ist der zweite Wandabschnitt 5b der ersten Falte 6a wiederum über einen Übergangsbereich 7 mit der benachbarten zweiten Falte 6b, nämlich dessen ersten Wandabschnitt 5a verbunden. Die zweite Falte 6b ist wiederum gleich wie die erste Falte 6a aufgebaut und weist wiederum zwischen ihren beiden Wandabschnitten 5a, 5b ebenfalls einen Übergangsbereich 7 auf. Die zweite Falte 6b ist wiederum mit der dritten Falte 6c und die vierte Falte 6d wiederum mit der dritten Falte 6c jeweils über Übergangsbereiche 7 miteinander verbunden. Schließlich ist die vierte Falte 6d wiederum seitens ihres zweiten Wandabschnittes 5b über einen Übergangsbereich 7 mit dem einem vierten Wandabschnitt 5d verbunden, welcher vierte Wandabschnitt 5d fest mit dem zweiten Befestigungsbereich 3 verbunden ist. Der vierte Wandabschnitt 5d, der Übergangsbereich 7 und der zweite Wandabschnitt 5b der vierten Falte 6d bilden wiederum eine Halbfalte aus.
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Jeder der Übergangsbereiche 7 bildet ein Schwenkzentrum 8 aus, um das sich die Wandabschnitte 5a, 5b im Betrieb verschwenken lassen, so dass sich letztendlich die Wandabschnitte 5a bis 5d in axialer Richtung relativ zueinander zusammenschieben oder auseinanderziehen lassen.
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Erfindungsgemäß ist in jedem Übergangsbereich 7 eine lokale Schwächung vorgesehen, die es ermöglicht, dass der Faltenbalg / Faltenbereich 4 im Bereich dieser Übergangsbereiche 7 eine geringere Festigkeit aufweist als in den Befestigungsbereichen 2 und 3 sowie den Wandabschnitten 5a bis 5d. Dadurch wird im Betrieb bei einem Zusammenschieben oder einem Auseinanderziehen der Befestigungsbereiche 2 und 3 in axialer Richtung ausschließlich der Faltenbalg 1 im Bereich der Übergangsbereiche 7 gezielt verformt. Der jeweilige Übergangsbereich 7 ist dabei so in seiner Stärke relativ zu den zumindest zwei an ihn angrenzenden Wandabschnitten 5a bis 5d geschwächt, dass sich bei einem Zusammenschieben oder einem Auseinanderziehen der Befestigungsbereiche 2 und 3 der Faltenbalg 1 nur überwiegend im Bereich dieser Übergangsbereiche 7 verformt.
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Diese Schwächung ist, wie in der Detaildarstellung nach 2 zu erkennen, als eine Reduzierung der Dicke / Materialstärke des Faltenbalges 1 bzw. des Faltenbereiches 4 im Bereich der Übergangsbereiche 7 ausgebildet. Konkret weist jeder Übergangsbereich 7 eine in Umfangsrichtung (vollständig) umlaufende Aussparung 9 auf, die teilkreisförmig im Querschnitt betrachtet ausgebildet ist. Der Faltenbalg 1 weist eine radiale Innenseite 11 sowie eine radiale Außenseite 10 auf. Die jeweilige Aussparung 9 ist stets auf einer der beiden Seiten 10 und 11 angeordnet, zu der sich die beiden benachbarten Wandabschnitte 5a und 5b jeweils relativ zueinander beim Komprimieren des Faltenbalges 1 verschwenken / verschieben. So ist beispielsweise die Aussparung 9 zwischen der ersten und dem zweiten Wandabschnitt 5a und 5b der ersten Falte 6a an einer radialen Innenseite 11 angeordnet, da sich die deren Wandabschnitte 5a und 5b beim Zusammenschieben der Befestigungsbereiche 2 und 3 / des Faltenbalges 1 mit ihren Innenseiten 11 aufeinanderzu bewegen. Der Übergangsbereich 7 zwischen der ersten und der zweiten Falte 6a und 6b ist dann wiederum an der radialen Außenseite 10 angebracht, usw. Dadurch ergibt sich über die Länge des Faltenbalges hinweg sich eine abwechselnde Anordnung der Aussparungen 9 an den Übergangsbereichen 7 einmal an der Innenseite 11 und einmal an der Außenseite 10.
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Wie in Verbindung mit 2 auch gut zu erkennen ist, weist die Aussparung 9 im Querschnitt betrachtet einen kleineren (ersten) Radius auf als der Übergangsbereich 7 an seiner der Aussparung 9 abgewandten Seite (ein zweiter Radius). Vorzugsweise beträgt der (erste) Radius der Aussparung 9 ca. 0,5 mm, und weiter bevorzugt der zweite Radius an einer der Aussparung 9 abgewandten Seite des Übergangsbereiches 7 ca. 1 mm. Weiter bevorzugt beträgt die Dicke der Wandabschnitte 5a bis 5d einen gleichbleibenden Wert von ca. 1 mm.
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In Verbindung mit den 3a bis 3d ist eine beispielhafte Verformung des Faltenbalges 1 von einer axial ausgefahrenen Stellung nach 3a bis zu einer maximal komprimierten Stellung nach 3d ersichtlich. Hierbei schwenken die Wandabschnitte 5a und 5b mit zunehmender Komprimierung ausschließlich um die Übergangsbereiche 7 herum. Insbesondere werden die Wandabschnitte so lange nicht verformt, so lang sich die Wandabschnitte um den Übergangsbereich 7 herum nicht gegenseitig kontaktieren. 3d zeigt eine maximale Komprimierung, in der ersichtlich ist, dass der Faltenbalg 1 einheitlich über die Länge hinweg mit den jeweiligen Wandabschnitten 5 zusammengefaltet ist.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist es erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Dicke der Tülle (des Faltenbalges 1) durch das Einbringen runder Schnitte (Aussparungen 9) in Bereichen, an denen ein Falten gewünscht ist, zu reduzieren. Diese Dickeänderungen führen dazu, dass die Tülle 1 in der beabsichtigten Richtung gefaltet wird, anstatt, dass sich an ihr Ausbeulungen ausformen. Die nichteinheitliche Dicke wird durch das Abtragen von Material an jener Seite, zu der die Tülle 1 gefaltet werden soll, umgesetzt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Faltenbalg
- 2
- erster Befestigungsbereich
- 3
- zweiter Befestigungsbereich
- 4
- Faltenbereich
- 5
- Wandabschnitt
- 5a
- erster Wandabschnitt
- 5b
- zweiter Wandabschnitt
- 5c
- dritter Wandabschnitt
- 5d
- vierter Wandabschnitt
- 6
- Falte
- 6a
- erste Falte
- 6b
- zweite Falte
- 6c
- dritte Falte
- 6d
- vierte Falte
- 7
- Übergangsbereich
- 8
- Schwenkzentrum
- 9
- Aussparung
- 10
- Außenseite
- 11
- Innenseite
- 12
- Längsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008037327 A1 [0002]
- DE 102014223245 [0003, 0027]
