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Die Erfindung betrifft einen Dichtungsbalg
für Kugelgelenke,
Antriebswellen und dergleichen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Dichtungsbälge der eingangs genannten
An kommen dort zum Einsatz, wo es gilt, Gelenke, wie beispielsweise
Kugelgelenke, oder Wellenverbindungen wie Kardangelenke oder Kugelgleichlaufgelenke,
vor Umgebungseinflüssen
wie beispielsweise Schmutz und Feuchtigkeit zu schützen. Insbesondere
dienen gattungsgemäße Dichtungsbälge der
Abdichtung von Kugelgelenken beispielsweise in Radaufhängungen
von Kraftfahrzeugen. Derartige Dichtungsbälge umfassen hierzu einen elastischen
Balg, der eine zapfenseitige und eine gelenkseitige Öffnung aufweist.
Der Dichtungsbalg verschließt
dabei das Gelenkgehäuse
nach außen
und wird vom Gelenkzapfen des Kugelgelenks durchragt. Eine weitere Aufgabe
derartiger Dichtungsbälge
liegt darin, zu verhindern, dass das Gelenk durch Verlust des Schmiermittels
trockenläuft.
Hierzu bildet der Dichtungsbalg aufgrund der Ausformung zwischen
seiner Innenwandung und dem Gelenk eine Kammer zur Aufnahme des
Schmiermittels.
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Gattungsgemäße Dichtungsbälge, wie
sie beispielsweise aus der
DE
198 50 378 bekannt sind, werden dabei zumeist aus Elastomermischungen
wie Gummi oder Chloroprenkautschuk beziehungsweise aus thermoplastischen
Elastomeren hergestellt, und müssen
eine Vielzahl unterschiedlicher Anforderungen bezüglich konstruktiver
Anforderungen und Materialeigenschaften erfüllen. Hierzu zählen insbesondere
die erforderliche Dichtungswirkung zwischen Balg und Gelenk, eine
genügende Temperaturbeständigkeit
bei hohen Temperaturen sowie ausreichende Kälteflexibilität bei niedrigen
Temperaturen; ferner Beständigkeit
gegenüber
Umgebungsmedien, Kraftstoffen, Lösungsmitteln,
Schmierstoffen und dergleichen.
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Bei den Dichtungsbälgen für Kugelgelenke kommt
noch hinzu, dass neben einer guten Dichtungswirkung zumeist auch
das Gleiten des Balgrandes an einem der Teile des Kugelgelenks,
zumeist am Kugelhals, ermöglicht
werden muss, um der Kugel neben Schwenkbeweglichkeit auch die Rotation in
der Kugelpfanne zu ermöglichen,
ohne dass der Balg dabei Verwindungen erfährt. Um zwischen Balgrand und
Kugelschaft bei gleichzeitiger Relativbeweglichkeit trotzdem eine
gute Dichtungswirkung zu erzielen, ist ein möglichst geringer Reibwert zwischen
der Oberfläche
des Balgrandes und des Kugelschafts wünschenswert; ebenfalls aus
Gründen einer
guten Dichtungswirkung ist jedoch an dem festen Sitz des Balges
am Gelenkgehäuse
im Gegensatz dazu ein möglichst
hoher Reibwert erwünscht.
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Diese vielfältigen, sich teilweise diametral
widersprechen Anforderungen an das Material eines Dichtungsbalgs
sind bei einem homogenen Dichtungsbalg durch praktisch keines der
gebräuchlichen Balgmaterialien
optimal erfüllbar.
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Mit diesem Hintergrund ist es die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Dichtungsbalg zu schaffen,
der die genannten Nachteile nicht aufweist und der insbesondere
bezüglich
Reibwerten, Verschleißbeständigkeit,
Temperaturbeständigkeit,
Kälteflexibilität, Medienbeständigkeit
und Diffusionsbeständigkeit
den Dichtungsbälgen
aus dem Stand der Technik bei gleichzeitig kostengünstiger
Herstellbarkeit in der Summe überlegen
ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Dichtungsbalg
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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Der Dichtungsbalg gemäß der vorliegenden Erfindung
dient in an sich bekannter Weise dem Schutz und der Abdichtung insbesondere,
jedoch keineswegs ausschließlich
von Kugelgelenken, oder beispielsweise auch von Wellenverbindungen.
Erfindungsgemäß zeichnet
sich der Dichtungsbalg jedoch dadurch aus, dass die Wandung des Dichtungsbalgs sich
aus zumindest zwei Lagen Elastomer- beziehungsweise Polymerwerkstoff
zusammensetzt.
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Dadurch wird ermöglicht, verschiedene, jeweils
für sich
optimierbare Materialien beispielsweise für den Innen- beziehungsweise
Außenbereich
eines Dichtungsbalgs einzusetzen. So kann bei einem eine Wandung
beispielsweise aus zwei verschiedenen Materialien aufweisenden Dichtungsbalg
im Innenbereich der Wandung des Dichtungsbalgs ein Material eingesetzt
werden, das insbesondere auf Elastizität sowie Beständigkeit
gegenüber
dem verwendeten Schmiermittel hin optimiert ist, wohingegen auf
der Außenseite
des Dichtungsbalgs ein Material verwendet werden kann, das besonders
beständig
gegen Umgebungseinflüsse
wie beispielsweise UV-Licht, aggressive Medien oder Feuchtigkeit
ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist dabei eine der Materiallagen der Wandung des Dichtungsbalgs
als Kern- oder Trägerschicht
und eine an der Oberfläche
der Wandung angeordnete Lage als Hautschicht ausgebildet. Besonders
bevorzugt weist dabei die Kern- oder Trägerschicht eine größere Wandstärke als
die Hautschicht auf.
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Dies bedeutet mit anderen Worten,
dass der Dichtungsbalg eine Kern- oder Trägerschicht besitzt, die im
wesentlichen bezüglich
der Volumeneigenschaften des Materials, wie beispielsweise Elastizität, Flexibilität, Kältebeständigkeit
sowie Reißspannung
und Reißdehnung
optimiert werden kann, während
eine beispielsweise außenliegende
Hautschicht des Dichtungsbalgs im wesentlichen bezüglich der Oberflächeneigenschaften
des Materials, wie beispielsweise Chemikalienbeständigkeit,
Verschleißbeständigkeit,
Reibwert, Dichtwirkung oder Diffusionswiderstand optimierbar ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung besteht die Kern- oder Trägerschicht aus einem aufgeschäumten Werkstoff. Durch
die Verwendung eines aufgeschäumten
Werkstoffs als Trägerschicht
lässt sich
eine ganze Reihe von Vorteilen erzielen. So wird es auf diese Weise möglich, mit
nur geringem Einsatz an Werkstoff dennoch einen Dichtungsbalg mit
einer verhältnismäßig großen Wandstärke zu erzeugen.
Dadurch wird einerseits wertvoller Werkstoff eingespart, andererseits wird
so ein Dichtungsbalg mit verhältnismäßig geringer
Masse erhalten, was insbesondere beim Einsatz im Bereich der gefederten
Massen an der Radaufhängung
eines Kraftfahrzeugs von Bedeutung ist.
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Ferner lassen sich auf diese Weise
auch Werkstoffe zur Herstellung von Dichtungsbälgen verwenden, die aufgrund
ihrer mechanischen Eigenschaften, beispielsweise aufgrund geringer
Elastizität,
zur Herstellung von Dichtungsbälgen
nicht geeignet wären.
Somit wird der Bereich der einsetzbaren Werkstoffe erweitert, was
einerseits die Wahlfreiheit für
den Konstrukteur erhöht,
andererseits jedoch auch besonders kostengünstige Werkstoffe zur Herstellung
von Dichtungsbälgen
verwendbar macht. Diese Vorteile werden jedoch erst durch den erfindungsgemäß mehrlagigen
Aufbau des Dichtungsbalgs ermöglicht,
denn der Dichtungsbalg kann auf diese Weise eine mechanisch sowie
chemisch durchaus empfindliche geschäumte Kernschicht aufweisen,
die jedoch mit schützenden
und/oder stabilisierenden Hautschichten versehen ist. Auch das die
Lebensdauer verringernde Auswandern von Weichmacherstoffen aus dem
Dichtungsbalg, das zur schädlichen
Versprödung
mit anschließendem
Versagen des Dichtungsbalges führt,
kann so praktisch eliminiert werden. Damit steht ein geschäumter Dichtungsbalg
einem aus massivem Werkstoff hergestellten Dichtungsbalg in seinem
Qualitätseigenschaften in
nichts mehr nach.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung sieht vor, dass die Hautschicht eine Wandstärke im Bereich
von lediglich 0,01 bis 1 mm aufweist. Dies ist vorteilhaft, da auf
diese Weise für die
Innen- und/oder Außenoberfläche des
Dichtungsbalgs ein besonders hochwertiger Werkstoff verwendet werden
kann, ohne dass dadurch die Materialkosten für den gesamten Balg nennenswert
in die Höhe
getrieben würden.
Somit kann der Dichtungsbalg weitgehend kostenneutral besonders
vorteilhafte chemische beziehungsweise mechanischen Eigenschaften
erhalten.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung weist die Wandung des Dichtungsbalgs an beiden Oberflächen jeweils
eine Hautschicht auf. Dabei können,
wie dies eine weitere Ausführungsform der
Erfindung vorsieht, die beiden Hautschichten voneinander verschiedene
Materialeigenschaften beziehungsweise Wandstärken aufweisen. So ist es beispielsweise
möglich,
die außenliegende
Hautschicht aus einem Material auszuführen, das eine besonders große Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Umwelteinflüssen,
Lichteinwirkung und aggressiven Medien aufweist und gleichzeitig
besonders abrieb- und scheuerfest ist, während die innere Hautschicht
in Bezug auf Beständigkeit
gegenüber
dem verwendeten Schmiermittel sowie in Bezug auf die gewünschten
Reibwerte zwischen Dichtungsbalg und dessen Sitz am Gelenk hin optimiert
werden kann.
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Oftmals ist die mechanische und/oder
chemische Beanspruchung eines Dichtungsbalgs in unterschiedlichen
Bereichen des Dichtungsbalgs unterschiedlich hoch ausgeprägt. So sind
beispielsweise regelmäßig die
Befestigungsbereiche an den beiden axialen Enden des Dichtungsbalgs
aufgrund der dort angeordneten Klemmung des Dichtungsbalgs am Gelenk
sowie aufgrund der dort auftretenden Reibung zwischen Dichtungsbalg
und Gelenk besonders hoch mechanisch beansprucht. Andererseits ist
in bestimmten anderen Bereichen des Dichtungsbalgs oftmals eine
besonders hohe Flexibilität
wünschenswert.
Mit diesem Hintergrund ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung vorgesehen, dass die Wandung des Dichtungsbalgs bzw.
eine oder mehrere der Schichten der Wandung des Dichtungsbalgs eine über der
Länge des
Balgs veränderliche
Wandstärke
aufweist. Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass
bereits das zur Herstellung des Balges verwendete Halbzeug eine über seiner
Länge dementsprechend
veränderliche
Wandstärke
einer oder mehrerer Schichten aufweist. Auf diese Weise lassen sich
gewisse Bereiche des Dichtungsbalges mit einer größeren Wandstärke und
einer dementsprechend erhöhten
Beanspruchbarkeit versehen, während
solche mit geringerer Beanspruchung eine entsprechend verringerte
Wandstärke
einer oder mehrerer Schichten aufweisen können. Bei Dichtungsbälgen für Kugelgelenke
ist es häufig
erforderlich, dass der Balg definiert und fest am Gelenkgehäuse anliegt,
während
die Anlage des Balges am Kugelschaft des Gelenkes aufgrund der notwendigen Drehbeweglichkeit
des Gelenkes eine Rotationsbewegung zwischen Balg und Kugelschaft
zulassen muss. Dies bedeutet, dass im Bereich der Anlage des Balges
am Gelenkgehäuse
ein möglichst
hoher Reibwert zwischen Balgmaterial und Gelenkgehäuse, im Bereich
der Anlage des Balges am Kugelschaft jedoch ein möglichst
geringer Reibwert erwünscht
ist. Diese einander widerstrebenden Anforderungen sind mit herkömmlichen
Dichtungsbälgen
praktisch nicht zu verwirklichen. Mit diesem Hintergrund ist es
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung vorgesehen, dass zumindest eine Schicht bzw. Lage des
Dichtungsbalgs, insbesondere eine Hautschicht, besonders bevorzugt
die innere Hautschicht des Dichtungsbalgs, sich nur auf Teilbereiche
der Länge des
Dichtungsbalgs erstreckt.
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So kann der Dichtungsbalg beispielsweise
in denjenigen Bereichen, in denen eine Schutzwirkung beispielsweise
einer inneren Hautschicht gegenüber den
Einwirkungen des im Inneren des Dichtungsbalgs befindlichen Schmiermittels,
bzw. ein geringer Reibwert zwischen dem Dichtungsbalg und dem Kugelhals
erwünscht
ist, mit einer Hautschicht versehen werden, die diese Anforderungen
optimal erfüllt.
Dagegen kann derjenige Teilbereich des Dichtungsbalgs, der am Gelenkgehäuse anliegt,
von der inneren Hautschicht freigehalten werden, woraus dort optimale
Reibwerte und eine optimale Dichtungswirkung resultieren.
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Um mit dem Dichtungsbalg weitere
konstruktive Anforderungen erfüllen
zu können,
ist es gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung vorgesehen, dass die Wandung des Dichtungsbalgs zumindest
eine weitere Lage eines besondere funktionelle Anforderungen erfüllenden
Materials umfasst. Dabei kann es sich beispielsweise, jedoch keineswegs
ausschließlich,
um eine spezielle Barriereschicht handeln, mit der die Diffusion
von beispielsweise Schmier- oder Lösungsmitteln bzw. Feuchtigkeit
durch die Wandung des Dichtungsbalgs hindurch verringert werden
kann. Ein weiteres Beispiel für
eine zusätzliche
funktionelle Zwischenlage ist die Möglichkeit des Einschlusses
eine Verstärkungsschicht, beispielsweise
einer Ein- oder Zwischenlage in Form eines widerstandsfähigen textilen
Gewebes.
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Wenn für die unterschiedlichen Lagen
der Wandung eines Dichtungsbalgs Materialien mit sehr unterschiedlichen
chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften verwendet werden,
so kann es vorkommen, dass diese unterschiedlichen Materialschichten
nicht in dem für
einen widerstandsfähigen Dichtungsbalg
wünschenswerten
Maß aneinander haften.
Mit diesem Hintergrund ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung vorgesehen, dass zwischen verschiedenen Lagen oder
unmittelbar in mindestens eine Werkstoffkomponente des Dichtungsbalgs
Haftmittler bzw. Mittel zur Verbesserung der Verträglichkeit
der Lagermaterialien angeordnet sind. Durch den Einsatz von Haftmittlern zwischen
verschiedenen Schichten der Wandung des Dichtungsbalgs lässt sich
erreichen, dass auch sehr unterschiedliche Materialien, wie lediglich
beispielsweise ein Kern aus Kautschuk und eine Hautschicht aus einem
Polyolefin, gut aneinander haften bzw. innig miteinander verbunden
sind.
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Die Erfindung betrifft ferner ein
Verfahren zur Herstellung eines Dichtungsbalgs für Kugelgelenke, Wellenverbindungen
und dergleichen, bei dem in einem ersten Verfahrensschritt ein im
Wesentlichen prismatischer Hohlkörper
erzeugt wird, der eine Wandung aus zumindest zwei Polymerlagen aufweist.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird der Hohlkörper in
eine Formkavität
eingebracht. Anschließend
wird in einem weiteren Verfahrensschritt der Hohlkörper durch
Innendruckbeaufschlagung und anschließende Vulkanisation, Verfestigung
bzw. Erstarrung des Hohlkörpers
in der Formkavität
ausgeformt. Schließlich
wird in einem weiteren Verfahrensschritt der nunmehr gebildete Balg
aus der Formkavität
entnommen bzw. entformt.
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Auf welche Weise dabei die Wandung
des Hohlkörpers
mehrere Werkstofflagen erhält,
ist für die
Erfindung nicht von Bedeutung, solange eine innige Verbindung der
Lagen untereinander bzw. eine gute Haftung der Lagen aneinander
gewährleistet
ist. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung jedoch erfolgt die Erzeugung eines mehrlagigen Hohlkörpers durch
Beschichtung eines ein- oder mehrlagigen Hohlkörpers auf seiner Innen- und/oder Außenseite.
Besonders bevorzugt findet die Beschichtung des Hohlkörpers dabei
durch Wirbelsintern oder Rotationssintern statt. Auch ist die Beschichtung
des Hohlkörpers
auf der Innen- und/oder Außenseite
mit einer Folie möglich.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung wird der mehrlagige Hohlkörper durch Extrusion eines
im wesentlichen endlosen Schlauches mit anschließendem Ablängen auf die gewünschte Länge erzeugt.
Dabei ist es durch Einsatz eines Koextrusionsverfahrens möglich, unmittelbar
einen eine Wandung mit mehreren verschiedenen Lagen aus verschiedenen
Materialien aufweisenden Schlauch bzw. einen ebensolchen Hohlkörper herzustellen.
Ein solcher durch Koextrusion hergestellter Hohlkörper mit
einer mehrlagigen Wandung kann sodann unmittelbar in eine Blasform eingelegt
werden und zu einem Dichtungsbalg mit einer mehrschichtigen Wandung
ausgeformt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens
wird zumindest eine Lage bzw. Schicht der Wandung des Hohlkörpers lediglich
auf Teilbereichen der axialen Länge des
Hohlkörpers
erzeugt. Dies kann beispielsweise, jedoch keineswegs ausschließlich, durch
Zu- und Abschalten von Düsenbereichen
des Extruderkopfes (sequentielle Extrusion) bzw. durch entsprechende Steuerung
der Düsenbreiten
des Extruders bei der Extrusion erfolgen.
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Mit anderen Worten ermöglicht eine
solche selektive Erzeugung bestimmter Schichten der Wandung des
Hohlkörpers
die Herstellung eines Dichtungsbalgs, bei dem bestimmte Lagen der
Wandung, beispielsweise die innere Hautschicht, lediglich in bestimmten
Bereichen des Dichtungsbalgs vorhanden sind, während sie in anderen Bereichen, beispielsweise
in Befestigungsbereichen des Dichtungsbalgs fehlen. Andererseits
ist es auch möglich,
lediglich in einem oder beiden Befestigungsbereichen eine (innere
und/oder äußere) Hautschicht
vorzusehen, um so die Dichtungswirkung, die Reibzahlen und die Verschleißbeständigkeit
in den Befestigungsbereichen zu optimieren.
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Im Ergebnis lassen sich auf diese
Weise Dichtungsbälge
herstellen, die optimal auf die jeweiligen Anforderungen zugeschnitten
sind, und die insbesondere der Anforderung einer besonders hohen Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Einflüssen
von Medien als auch der Forderung nach einer besonders dichten und
sicheren Befestigung am Kugelhals bzw. Gelenkgehäuse gerecht werden.
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Ebenfalls kann, wie dies gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung vorgesehen ist, beispielsweise durch entsprechende
Ansteuerung des Extruderkopfes, eine oder mehrerer Lagen der Wandung
des Hohlkörpers
bereits bei der Herstellung des Hohlkörpers eine über der axialen Länge des
Hohlkörpers
veränderliche
Dicke erhalten. Auf diese Weise lassen sich Hohlkörper erzeugen,
die unmittelbar zu Dichtungsbälgen
mit veränderlichen Wandungs-
bzw. Schichtstärken
weiterverarbeitet werden können.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand Ausführungsbeispiele
darstellender Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1:
in schematischer Längsschnittdarstellung
einen Kernschicht und äußere Hautschicht umfassenden
Dichtungsbalg;
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2:
in einer 1 entsprechenden Schnittdarstellung
einen Dichtungsbalg mit Kernschicht und innerer sowie äußerer Hautschicht;
und
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3, 4: in einer den 1 und 2 entsprechenden Darstellung zwei Varianten
eines Hohlkörpers
für die
Herstellung eines Dichtungsbalgs.
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Die 1 und 2 zeigen jeweils halbe Längsschnitte
durch die Wandung eines Dichtungsbalges, der zur Abdichtung eines
Kugelgelenks vorgesehen ist.
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Man erkennt jeweils einen ersten
Befestigungsbereich 1, mit dem der Dichtungsbalg am (nicht dargestellten)
Gelenkgehäuse
eines Kugelgelenks angeordnet und befestigt werden kann. Zur sicheren Befestigung
des Dichtungsbalgs am Kugelgelenk weist der Dichtungsbalg im Bereich
seines ersten Befestigungsbereichs 1 eine umlaufende Ringnut 2 auf, in
die nach dem Aufstecken des Dichtungsbalgs auf das Gelenkgehäuse des Kugelgelenks
ein ringartig umlaufendes Spannelement, beispielsweise ein Spannring,
eingelegt werden kann, der in diesem Befestigungsbereich eine nach
radial innen wirkende Spannkraft auf den Dichtungsbalg ausübt. In ähnlicher
Weise wird der Dichtungsbalg im Bereich seines zweiten Befestigungsbereichs 3 mit
Hilfe einer dort im Außenbereich
angeordneten Ringnut 4 und einem in diese einlegbaren weiteren
Spannring am Kugelhals der Gelenkkugel des Kugelgelenks befestigt.
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In 1 erkennt
man, dass der dort dargestellte Dichtungsbalg eine aus Kern- oder
Trägerschicht 5 und
Hautschicht 6 bestehende zweilagige Wandung aufweist. Dank
dieses zweilagigen Aufbaus wird es möglich, für die Kern- bzw. Trägerschicht 5 ein
Elastomermaterial zu wählen,
das den Anforderungen bezüglich
Elastizität
und Flexibilität bei
hohen sowie niedrigen Temperaturen, Dichtwirkung, sowie Kosten in
optimaler Weise genügt,
während
für die
Hautschicht 6 ein – ggf.
besonders hochwertiges – Material
gewählt
werden kann, das insbesondere in Bezug auf die Beständigkeit
gegenüber Umgebungseinflüssen wie
beispielsweise UV-Licht, Salzwasser oder aggressiven Medien hin
optimiert werden kann.
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Ein weiterer Gesichtspunkt zur Auswahl
des optimalen Hautmaterials liegt darin, dass bei Verwendung eines
Hautmaterials mit geringem Reibkoeffizienten die Montage der Spannringe
in den Nuten 2 bzw. 4 erheblich erleichtert wird
dadurch, dass die Spannringe nach dem Aufziehen von selbst in die Nuten 2 bzw. 4 hineingleiten,
wodurch das im Stand der Technik oftmals erforderliche Nachpressen
der Spannringe in die Ringnuten nach dem Einlegen ersatzlos entfallen
kann.
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In 2 ist
eine weitere Ausführungsform
eines Dichtungsbalgs ebenfalls im schematischen Längsschnitt
dargestellt. Man erkennt, dass der Dichtungsbalg gemäß 2 eine aus drei Schichten
aufgebaute Wandung aufweist. Die Wandung des Dichtungsbalgs gemäß 2 besitzt eine innere Hautschicht 7,
eine Kernschicht 8 sowie eine äußere Hautschicht 9.
Mit einer dergestalt dreischichtig aufgebauten Wandung eines Dichtungsbalgs
lassen sich noch weitergehende konstruktive Freiheiten ermöglichen.
So kann insbesondere für
die Kernschicht 8 ein besonders kostengünstiges Elastomermaterial, beispielsweise
auch ein Rezyklat, verwendet werden, das zwar die mechanischen Anforderungen
für einen
Dichtungsbalg, nicht jedoch die chemischen bzw. Beständigkeitsanforderungen
bezüglich
der Oberfläche
des Dichtungsbalgs erfüllt,
da diese Anforderungen durch die dann spezifisch auswählbaren Materialien
für die
innere Hautschicht 7 sowie die äußere Hautschicht 9 erfüllt werden.
Materialbeispiele für
die Kernschicht sind thermoplastische Elastomere oder Kautschukmischungen.
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Mit dem dreischichtigen Aufbau gemäß 2 wird es sogar möglich, für die Kernschicht 8 einen
aufgeschäumten
Werkstoff zu verwenden, was insbesondere zu weiteren Material-,
Kosten- bzw. Gewichtseinsparungen führt. Auf diese Weise können jedoch
auch Werkstoffe, die in massiver Form eine nicht ausreichende Elastizität für die Anwendung
als Dichtungsbalg aufweisen, wie lediglich beispielsweise Werkstoffe
aus der Gruppe der Polyolefine, in aufgeschäumten Form als Kernschicht 8 für einen
Dichtungsbalg verwendet werden.
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In den 3 und 4 sind in schematischer Längsschnittdarstellung
zwei Varianten eines Hohlkörpers
dargestellt, wie er als Ausgangsprodukt zur Herstellung eines Dichtungsbalges
Verwendung finden kann. 3 zeigt
dabei eine Hälfte
eines Längsschnittes
durch einen im wesentlichen zylindrischen Hohlkörper, der eine doppellagige,
aus Kernschicht 5 und Hautschicht 6 bestehende
Wandung aufweist. Ein derartiger Hohlkörper mit mehrlagiger Wandung kann
beispielsweise durch Koextrusion zweier verschiedener Polymer- bzw.
Elastomermaterialien und anschließendes Ablängen hergestellt werden. Der Hohlkörper kann
sodann in eine die Gestalt des Dichtungsbalgs aufweisende Negativform
eingelegt werden und durch Blasformen bzw. Innendruckbeaufschlagung
die Gestalt des Dichtungsbalgs erhalten.
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4 zeigt
ebenfalls einen im wesentlichen zylindrischen Hohlkörper in
halbem schematischem Längsschnitt.
Der Hohlkörper
gemäß 4 weist jedoch auf den größten Teil
seiner axialen Länge
einen dreischichtigen Wandungsaufbau auf. Man erkennt eine innere
Hautschicht 7, eine Kernschicht 8 sowie eine äußerer Hautschicht 9.
Die drei Wandungsschichten 7, 8, 9 bilden
nach dem Blasformen die entsprechenden Schichten der Wandung des
Dichtungsbalges. Die innere Hautschicht 7 erstreckt sich bei
dem Hohlkörper
gemäß 4 dabei jedoch nur über einen
Teil der Länge
des Hohlkörpers
bzw. des daraus erzeugten Dichtungsbalges. Dabei entspricht der
in 4 mit Bezugsziffer 10 bezeichnete,
eine innere Hautschicht 7 nicht aufweisende Bereich am
fertigen Dichtungsbalg beispielsweise demjenigen Bereich, der am
Gelenkgehäuse
eines Kugelgelenks zur Anlage kommt (siehe Bezugsziffer 1 in 1 bzw. 2).
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Da im Bereich der Anlage von Dichtungsbalg und
Gelenkgehäuse
eines Kugelgelenks eine feste und dichte Verbindung von Dichtungsbalg
und Gelenkgehäuse
erwünscht
ist, und da in diesem Bereich keine Relativbewegung zwischen Dichtungsbalg
und Gelenkgehäuse
erfolgen soll, ist in diesem Bereich ein hoher Reibkoeffizient zwischen
Dichtungsbalg und Gelenkgehäuse
erwünscht.
Dem wird vorliegend dadurch Rechnung getragen, dass mangels im Bereich 10 vorhandener
innerer Hautschicht 7 unmittelbar das zumeist einen hohen
Reibkoeffizienten aufweisende Kernmaterial 8 am Gelenkgehäuse des Kugelgelenks
zur Anlage kommt.
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Hingegen ist in dem mit Bezugsziffer 11 bezeichneten
Bereich, der dem mit Bezugsziffer 3 bezeichneten Bereich
in den 1 und 2 entspricht, ein verhältnismäßig geringer
Reibkoeffizient zwischen dem Dichtungsbalg und dem dort anliegenden
Kugelhals des Kugelgelenks erwünscht,
um trotz eines gewissen Anpressdruckes zwischen dem Dichtungsbalg
und dem Kugelhals bei 11 noch eine gleitende Relativbewegung
zwischen den Oberflächen
von Kugelhals und Dichtungsbalg zu ermöglichen. Denn nur so lässt sich
die für
eine freie Beweglichkeit des Kugelgelenks erforderliche Rotationsbeweglichkeit
der Kugel im Gelenkgehäuse
gewährleisten,
ohne dass dabei der Dichtungsbalg eine Verwindung um seine Längsachse
erfährt.
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Schließlich geht aus 4 auch hervor, dass der dort dargestellte
Hohlkörper
bereits eine über
seine axiale Länge
veränderliche
Wandstärke
aufweist. Diese veränderliche
Wandstärke
führt an
dem aus dem Hohlkörper
gemäß 4 hergestellten Dichtungsbalg
ebenso zu einer über
die axiale Länge
des Dichtungsbalgs veränderliche
Wandstärke,
bzw. gleicht beim Blasformen auftretende Wanddickenverringerung
aufgrund radialer Expansion dergestalt aus, dass der fertige Dichtungsbalg
an jeder Stelle mit genau der konstruktiv vorgesehenen Wandstärke versehen
werden kann.
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Im Ergebnis wird deutlich, dass dank
der Erfindung die konstruktiven Freiheiten bei der Gestaltung von
Dichtungsbälgen,
wie sie insbesondere, jedoch keineswegs ausschließlich, zum
Schutz und zur Abdichtung von Kugelgelenken zum Einsatz kommen,
entscheidend verbessert werden können,
indem dank des mehrschichtigen Aufbaus des Dichtungsbalgs ein weiter
Bereich bisher für
diesen Zweck nicht einsetzbarer Materialien herangezogen werden
kann. Zudem lassen sich dank des erfindungsgemäß mehrschichtigen Wandungsaufbaus die
zahlreichen qualitätsbestimmenden
Faktoren bei Dichtungsbälgen
nunmehr weitestgehend unabhängig
voneinander optimieren. Somit können Dichtungsbälge mit
optimalen Qualitätseigenschaften
bei gleichzeitig geringen Kosten produziert werden.
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- 1.
- Erster
Befestigungsbereich
- 2.
- Ringnut
- 3.
- Zweiter
Befestigungsbereich
- 4.
- Ringnut
- 5.
- Trägerschicht
- 6.
- Hautschicht
- 7.
- Hautschicht
- 8.
- Kernschicht
- 9.
- Hautschicht
- 10.
- Hautschichtfreier
Abschnitt
- 11.
- Bereich