DE102022207603A1

DE102022207603A1 - Faltenbalg

Info

Publication number: DE102022207603A1
Application number: DE102022207603.6A
Authority: DE
Inventors: Adrian Ciotlos; Constantin Popa
Original assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2022-07-25
Filing date: 2022-07-26
Publication date: 2024-01-25
Anticipated expiration: 2042-07-27
Also published as: CN117450199A; DE102022207603B4; US20240026947A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Faltenbalg zum Schutz eines im Inneren des Faltenbalgs angeordneten in Arbeitsrichtung längenveränderlichen Teils.Der Faltenbalg ist aus einem elastischen Material geformt und weist einen Zylindermantel als Grundform mit einer der Arbeitsrichtung entsprechenden Zylinderachse und eine Mantelfläche auf, welche quer zur Arbeitsrichtung (Z) in eine Mehrzahl von Falten (10,20) geformt und damit in Arbeitsrichtung (Z) elastisch ausgebildet ist.Jede Falte (10,20) weist einen senkrecht (X,Y) zur Arbeitsrichtung (Z) ersten Faltendurchmesser und in Arbeitsrichtung beabstandet dazu einen zweiten, vom ersten abweichenden Faltendurchmesser sowie wiederum in Arbeitsrichtung beabstandet dazu wieder einen ersten Faltendurchmesser sowie eine einstückig damit ausgebildeten Faltenwand auf.In Arbeitsrichtung (Z) aufeinanderfolgende Falten (10,20) weisen dabei jeweils gleiche innere Faltendurchmesser (D1), jedoch abwechselnd unterschiedliche äußere Faltendurchmesser (D2,D3) auf.Die Faltenwand (13) der Falte (10) mit dem kleineren, zweiten Faltendurchmesser (D2) ist dabei zudem jeweils konvex, also nach außen gewölbt vorgeformt, während die Faltenwand (23) der benachbarten Falte (20) mit größerem, dritten Faltendurchmesser (D3) zumindest in dem Überdeckungsbereich (D1-D2) zwischen innerem ersten Faltendurchmesser bis zum zweiten Faltendurchmesser die Faltenwand konkav, also nach innen gewölbt vorgeformt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Faltenbalg gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Faltenbalge werden als elastische Schutzumwandlung insbesondere um längenveränderliche Teile, wie beispielsweise um Federn für Kraftfahrzeuge eingesetzt. Der Faltenbalg schützt dabei die Feder vor Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit und verhindert zudem den unmittelbaren Zugriff in den Federweg. Der Faltenbalg ist aus einem elastischen Material, beispielsweise eine Gummimischung, geformt und weist einen Zylindermantel als Grundform mit einer der Arbeitsrichtung entsprechenden Zylinderachse und eine Mantelfläche auf.
Die Mantelfläche ist dabei gefaltet, d. h. im Wesentlichen quer zur Arbeitsrichtung in eine Mehrzahl von Falten geformt.
Die Falten weisen einen senkrecht zur Arbeitsrichtung ersten Faltendurchmesser und in Arbeitsrichtung beabstandet dazu einen zweiten, vom ersten abweichenden Faltendurchmesser sowie wiederum in Arbeitsrichtung beabstandet dazu wieder einen ersten Faltendurchmesser sowie eine einstückig damit ausgebildeten Faltenwand auf. Die beiden Faltenwände stehen daher in Ruhelage in einem durch die Abstände der Faltendurchmesser definierten Winkel zueinander und kann so jeder Falte daher auseinandergespreizt bzw. zusammengedrückt werden. Der Faltenbalg ist damit in Arbeitsrichtung durch das Aufspreizen bzw. Schließen der Falten entsprechend stark elastisch ausgebildet.
Die Faltenwand ist dabei häufig als gerade Fläche ausgebildet oder aber gebogen vorgeformt, um beispielsweise eine Vorzugsrichtung oder definierte Kraftwirkung zu erreichen. Wird dabei der Faltenbalg sehr stark komprimiert oder eventuell auch durch Drehung des Teils im Inneren oder Fliehkräfte zusätzlich belastet, kann es dazu kommen, dass die Faltenwände einander berühren und eventuell miteinander verkleben oder verhaken.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Ausgestaltung eines Faltenbalgs vorzuschlagen, bei welchem dieses Risiko weiter minimiert wird und so der Faltenbalg auch für eine hohe Komprimierung zugelassen werden kann.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung zu entnehmen.
Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass in Arbeitsrichtung aufeinanderfolgende Falten jeweils gleiche innere Faltendurchmesser, jedoch unterschiedliche äußere Faltendurchmesser aufweisen und zueinander angepasst geformt sind.
Neben einem zweiten Faltendurchmesser für eine Falte ist benachbart zumindest eine Falte mit einem dritten, gegenüber dem zweiten größeren äußeren Faltendurchmesser vorgesehen. Für die Funktionsweise ist dabei unerheblich, ob der Faltenbalg insgesamt an seinen äußersten Falten mit einer Falte 2. oder 3. Faltendurchmessers außen beginnt bzw. endet, d. h. es geht ausschließlich um die Abfolge zumindest zweier so zueinander optimierter Falten.
Die Faltenwand der einen Falte mit dem kleineren, zweiten Faltendurchmesser ist konvex, also nach außen gewölbt vorgeformt.
Demgegenüber ist die Faltenwand der benachbarten Falte mit größerem, dritten Faltendurchmesser zumindest in dem Überdeckungsbereich zwischen innerem ersten Faltendurchmesser bis zum zweiten Faltendurchmesser die Faltenwand konkav, also nach innen gewölbt vorgeformt. Vorzugsweise sind die beiden Faltenwände dabei so geformt, dass die konvexe Faltenwand auch im maximal komprimierten Zustand noch berührungsfrei oder maximal mit punktueller Berührung bleibt. So kann auch bei maximaler Komprimierung und eventueller rotatorischer Belastung des Faltenbalgs ein Verkleben oder Verhaken der Faltenwände verhindert werden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist zudem die Falte mit größerem, dritten Faltendurchmesser in dem äußeren Bereich zwischen zweiten Faltendurchmesser bis zum dritten Faltendurchmesser, also außen zu dem Überdeckungsbereich von erster und zweiter Falte dann dort die Faltenwand wiederum konvex, also nach außen gewölbt vorgeformt ist.
Die Erfindung wird nun nachfolgend noch anhand von Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben. Es zeigen:

1 Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Faltenbalgs von außen
2 Ausschnitt aus dem Mantelbereich gemäß 1
3 vergrößerte Darstellung des Ausschnitts gemäß 2 der Wandung des Faltenbalgs im unbelasteten Zustand
4 Ausschnitt aus dem Mantelbereich des Faltenbalgs bei maximaler Komprimierung
5 Faltenbalg unkomprimiert
6 Faltenbalg gemäß 5 im maximal komprimierten Zustand

Die 1 zeigt einen Faltenbalg, wie er verwendet wird beispielsweise zum Schutz eines im Inneren des Faltenbalgs angeordneten in Arbeitsrichtung (Z) längenveränderlichen Teils (hier nicht dargestellt).
Der Faltenbalg besteht aus einem elastischen Material, beispielsweise eine Gummimischung. Er weist einen Zylindermantel als Grundform mit einer der Arbeitsrichtung Z entsprechenden Zylinderachse D0 und eine dazu Rotation symmetrisch angeordnete Mantelfläche auf.
Wie für Faltenbalge grundsätzlich üblich, ist die Mantelfläche quer zur Arbeitsrichtung Z in eine Mehrzahl von Falten 10,20 geformt und damit in Arbeitsrichtung Z elastisch ausgebildet ist.
Jede Falte 10 bzw. 20 weist eine kreisrunde Querschnittsfläche mit einem senkrecht zur Arbeitsrichtung Z ersten Faltendurchmesser und in Arbeitsrichtung beabstandet dazu einen zweiten, vom ersten abweichenden Faltendurchmesser sowie wiederum in Arbeitsrichtung beabstandet dazu wieder einen ersten Faltendurchmesser sowie eine einstückig damit ausgebildeten Faltenwand auf. Der hier vorgeschlagene Faltenbalg unterscheidet sich jedoch in 2 wesentlichen Details von den bisher aus den Stand der Technik bekannten Bauformen, indem nämlich zum einen die jeweils äußeren Faltendurchmesser D2 und D3 für aufeinanderfolgende Falten alternieren und zudem die äußere Formgebung der Faltenwände aufeinander abgestimmt konkav bzw. konvex ausgestaltet ist, sodass diese Faltenwände auch bei maximaler Kompression noch gut ineinander geformt werden können, ohne in flächige Kontakt zu kommen.
In Arbeitsrichtung Z sind also aufeinanderfolgende Falten 10 und 20 mit jeweils gleichem inneren Faltendurchmesser D1, jedoch unterschiedlichem äußeren Faltendurchmesser D2 und D3 vorgesehen, also neben einem zweiten Faltendurchmesser D2 an der Falte 10 auch benachbart zumindest eine Falte 20 mit einem dritten, gegenüber dem zweiten größeren äußeren Faltendurchmesser D3 vorgesehen. Es ist dabei nicht entscheidend, mit welchem äußeren Faltendurchmesser bzw. welchem Faltentyp der Faltenbalg am äußeren Ende jeweils endet.
Die Faltenwand 13 der Falte 10 mit dem kleineren, zweiten Faltendurchmesser D2 ist jeweils konvex, also nach außen gewölbt vorgeformt, wie bereits aus 2, besser jedoch noch aus 3 zu erkennen ist. So zeigt die Faltenwand 13 gerade einen über die rein skizzenhaft zur Verdeutlichung dargestellte direkte Verbindungslinie H13 konvexe, also nach außen gewölbter Form. Die Verbindungslinie H 13 skizziert dabei die gedachte lineare Verbindung zwischen dem inneren Punkt 11 entsprechend dem Faltendurchmesser D1 und dem 2., äußeren Faltendurchmesser im Punkt 14.
Die Faltenwand 23 der benachbarten Falte 20 weist außen in Punkt 25 einen demgegenüber größerem, dritten Faltendurchmesser D3 und zumindest in dem Überdeckungsbereich, also zwischen innerem ersten Faltendurchmesser bis zum zweiten Faltendurchmesser bzw. dem inneren Punkt 12 und dem zweiten Faltendurchmesser D2 entsprechenden mittleren Punkt 24 eine Faltenwand 23 auf, welche konkav, also nach innen gewölbt vorgeformt ist. Dies kann wiederum anhand der skizzenhaft eingefügten Verbindungslinie H23 verdeutlicht werden. Zudem zeigen die hier gewählten Ausführungsbeispiele jeweils die bevorzugte Weiterbildung, wonach die Falte 20 mit größerem, dritten Faltendurchmesser D3 in dem äußeren Bereich, also zwischen zweiten Faltendurchmesser D2 bis zum dritten Faltendurchmesser D3 bzw. den Punkten 24 und 25 die Faltenwand 26 konvex, also nach außen gewölbt vorgeformt ist.
Die aufeinander abgestimmte Formgebung der konvex nach außen gewölbten Faltenwand 13 der Falte 10 und der konkav nach innen gewölbten Faltenwand 23 der Falte 20 ist jedoch in 4 in der maximalen Komprimierung des Faltenbalgs zu erkennen, bei welcher sich die Falte 10 noch ohne flächige Berührung der Falte 20 in der durch die konkav nach innen gewölbte Ausbuchtung der Falte 20 befindet.
Dadurch kann eine äußerst starke Komprimierung eines Faltenbalgs ausgehend von einer Ausdehnung Z0 in Ruhelage gemäß 5 bis zu einer Ausdehnung ZF unter Kraftwirkung F in Arbeitsrichtung X um deutlich über 50 %, vorzugsweise näherungsweise 75 % erreicht werden.

Claims

Faltenbalg zum Schutz eines im Inneren des Faltenbalgs angeordneten in Arbeitsrichtung (Z) längenveränderlichen Teils, wobei der Faltenbalg aus einem elastischen Material geformt und einen Zylindermantel als Grundform mit einer der Arbeitsrichtung entsprechenden Zylinderachse (D0) und eine Mantelfläche aufweist, welche quer zur Arbeitsrichtung (Z) in eine Mehrzahl von Falten (10,20) geformt und damit in Arbeitsrichtung (Z) elastisch ausgebildet ist, wobei jede Falte (10,20) einen senkrecht (X,Y) zur Arbeitsrichtung (Z) ersten Faltendurchmesser und in Arbeitsrichtung beabstandet dazu einen zweiten, vom ersten abweichenden Faltendurchmesser sowie wiederum in Arbeitsrichtung beabstandet dazu wieder einen ersten Faltendurchmesser sowie eine einstückig damit ausgebildeten Faltenwand aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in Arbeitsrichtung (Z) aufeinanderfolgende Falten (10,20) jeweils gleiche innere Faltendurchmesser (D1), jedoch unterschiedliche äußere Faltendurchmesser (D2,D3), also neben einem zweiten Faltendurchmesser (D2) auch benachbart zumindest eine Falte (20) mit einem dritten, gegenüber dem zweiten größeren äußeren Faltendurchmesser (D3) vorgesehen ist und die Faltenwand (13) der Falte (10) mit dem kleineren, zweiten Faltendurchmesser (D2) jeweils konvex, also nach außen gewölbt vorgeformt ist, während die Faltenwand (23) der benachbarten Falte (20) mit größerem, dritten Faltendurchmesser (D3) zumindest in dem Überdeckungsbereich (D1-D2) zwischen innerem ersten Faltendurchmesser bis zum zweiten Faltendurchmesser die Faltenwand konkav, also nach innen gewölbt vorgeformt ist.
Faltenbalg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Falte (20) mit größerem, dritten Faltendurchmesser (D3) in dem äußeren Bereich (D2-D3) zwischen zweiten Faltendurchmesser bis zum dritten Faltendurchmesser die Faltenwand (26) konvex, also nach außen gewölbt vorgeformt ist.
Verwendung eines Faltenbalgs nach einem der vorangehenden Ansprüche für eine Luftfeder eines Kraftfahrzeugs, insbesondere bei einer lenkbaren Radaufhängung.