DE19615861C2 - Faltenbalg mit beschichteten Bundbereichen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Faltenbalg aus thermoplastischem Elastomer zur Abdichtung eines Ringspaltes zwischen zwei dreh­ fest miteinander verbundenen, gegeneinander abwinkelbaren Teilen - insbesondere an einem Gleichlaufdrehgelenk - mit zwei Bundbe­ reichen zur Festlegung auf jeweils einem der genannten Teile mittels Spannbänder und mit einer Anzahl von sich dazwischen erstreckenden Falteneinheiten, wobei ein Grundkörper aus ther­ moplastischem Elastomer zumindest an einem der Bundbereiche mit einer Beschichtung aus einem Material von größerer Elastizität als der des Materials des Grundkörpers versehen ist.

Es ist bekannt, daß thermoplastische Elastomere im Vergleich mit früher für Faltenbälge verwendeten Kautschuk-Werkstoffen eine geringere Elastizität aufweisen, die bei der Festlegung der Bundbereiche auf den entsprechenden Teilen zu den nachstehenden Schwierigkeiten führt.

Das Aufziehen der Bundbereiche auf entsprechend ausgebildete Sitzbereiche an den genannten Teilen ist außerordentlich schwie­ rig und kann bei der Benutzung ungeeigneter Werkzeuge bereits zu Beschädigungen führen. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß die Bundbereiche im Innendurchmesser mit einem geringen Untermaß gegenüber den Sitzbereichen auf den genannten Teilen gefertigt werden, um später einen festen Sitz zu garantieren.

Zur Erzeugung einer ausreichenden Vorspannung der Bundbereiche gegenüber den Sitzbereichen mittels Spannbändern sind solche aus einfachem Blechmaterial aufgrund der geringen Elastizität des thermoplastischen Elastomers nicht geeignet. Vielmehr werden teure Spannbänder aus Edelstahl notwendig, um die notwendigen hohen Zugkräfte aufzufangen. Die angesprochenen Spannbänder sind als endlose Ringe mit ausgeformten Ω-förmigen Ohren ausgebildet, die durch Zusammendrücken derselben im Innenumfang reduziert und damit gespannt werden.

Eine Vormontage der vorstehend genannten Spannbänder aus Edel­ stahl auf dem Faltenbalg vor einem Aufziehen der Bundbereiche auf die Sitzbereiche der entsprechenden Teile ist nicht möglich, da diese Spannbänder nur einen geringen Spannbereich haben.

In der DE 37 27 871 A1 ist vorgeschlagen worden, die Bundberei­ che eines Faltenbalgs aus thermoplastischem Elastomer mit bogen- oder wellenförmigem Querschnitt auszuführen, wobei ein durch Spannbänder erzeugter Radialdruck zur einer Verstemmung der Bundbereiche gegenüber den seitlichen Flanken einer Rignut, die im Sitzbereich der jeweiligen Teile ausgeführt ist, führen soll. Hierbei entstehen ungleichmäßige Belastungen am Bundbereich durch das Spannband, die bereits bei der Montage zu Beschädigun­ gen führen können.

In der DE 36 03 389 A1 ist vorgeschlagen worden, den Bundbereich eines Faltenbalgs aus thermoplastischem Elastomer mit umfangs­ verteilten Ausnehmungen oder Durchbrüchen zu versehen, um die Flexibilität zu erhöhen. Dies erschwert die Herstellung des üblicherweise im Blasverfahren herzustellenden Faltenbalgs. Die Erhöhung der Flexibilität beruht auf einer Schwächung der Wand­ stärke, wodurch die Gefahr von Beschädigungen bei der Montage erhöht wird.

Aus der DE-AS 11 68 717 ist ein Dichtungsbalg für Gelenke be­ kannt, bei dem an einem Ende an der Öffnung eine Schaum- oder Zell(stoff)struktur als ringförmiger Abschnitt ausgeführt ist, der eine Fortsetzung des Balgendes bildet, die an einer radialen Gegenfläche anliegt. In zwei Ausführungsformen setzt sich die Schaum- oder Zell(stoff)struktur innen oder außen auf der Wan­ dung des Dichtungsbalges fort. Einspannmittel sind nicht vor­ gesehen. Die Nachgiebigkeit der Schaum- oder Zell(stoff)struktur soll die Dichtigkeit bei großen Winkelbewegungen des Gelenkes sicherstellen.

Aus PATENT ABSTRACTS OF JAPAN 1-250673 (A) ist ein Faltenbalg bekannt, bei dem an beiden Enden Bundabschnitte mit innen auf­ liegenden Dichtungselementen aus weicherem Material als dem des Faltenbalgs vorgesehen sind. Auf den Bundabschnitten sitzen außen Spannbänder unmittelbar auf dem Faltenbalg auf.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Faltenbalg der eingangs genannten Art dahinge­ hend zu verbessern, daß ungeachtet der materialbedingten gerin­ gen Elastizität ein leichtes Aufziehen auf die Sitzbereiche der entsprechenden Teile und eine wirksame Abdichtung mit einfachen Spannbändern gegenüber den Sitzbereichen möglich wird.

Die Lösung hierfür besteht darin, daß die Beschichtung sich im Bundbereich im Längsschnitt U-förmig innen und außen um den Grundkörper legt.

Es ist nachvollziehbar, daß hiermit bei entsprechender Dicke der Beschichtung sowohl das Aufziehen des zumindest einen Bundberei­ ches auf das entsprechende Teil als auch das Vorspannen mit einem Spannband aus herkömmlichem Material wesentlich verbessert und vereinfacht möglich wird, da sich der erfindungsgemäße Fal­ tenbalg im Bundbereich ähnlich wie ein solcher aus einem Materi­ al wesentlich höherer Elastizität verhält. Dies gilt besonders, da der Bundbereich innen und außen mit einer Beschichtung ver­ sehen ist.

Da die Probleme bei der Montage, die aufgrund der geringen Ela­ stizität des thermoplastischen Elastomers entstehen, bei einem Bundbereich kleineren Durchmessers besonders gravierend auftre­ ten, ist somit zumindest dieser Bundbereich mit den erfindungs­ gemäßen Merkmalen auszugestalten. Bevorzugt ist jedoch eine Ausführung, bei der beide Bundbereiche in gleicher Weise die erfindungsgemäßen Merkmale aufweisen.

Die Abdichtung und Vorspannung des Bundbereiches gegenüber dem Sitzbereich wird im wesentlichen im Bereich der innenliegenden Beschichtung erzeugt, ohne daß die Wandung des Grundkörpers aus thermoplastischem Elastomer im Bundbereich selber nennenswert radial verformt werden muß. Zum anderen wird die Vorspannung des verwendeten Spannbandes gegenüber dem Bundbereich bevorzugt innerhalb der äußeren Beschichtung erzeugt, wobei wie bereits vorher gesagt an der Wandung aus thermoplastischem Elastomer nur geringe radiale Verformungen stattfinden.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Beschichtung sich im Bundbereich im Längsschnitt U-förmig innen und außen um den Grundkörper legt. Hierzu bietet es sich insbesondere an, daß die Beschichtung beispielsweise durch ein Eintauchen der Bundbe­ reiche in ein flüssiges Beschichtungsmaterial in situ herge­ stellt wird oder daß die Beschichtung als vorgeformte Ringele­ mente in Form von Kantenüberzügen auf die Bundbereiche aufge­ schoben werden. Die Festlegung kann hierbei durch Eigenspannung erfolgen, bevorzugt jedoch durch Aufkleben oder Kaltaufvulkani­ sieren.

Sofern ein besonders billiges und spezifisch leichtes Beschich­ tungsmaterial verwendet wird, kann auch der gesamte Faltenbalg innen und außen mit dem Beschichtungsmaterial überzogen werden. Hierbei kann es besonders vorteilhaft sein, wenn das Beschich­ tungsmaterial zusätzliche Schutzfunktionen für den Faltenbalg gegen Schlagwirkung oder Oberflächenreibung erfüllt.

Als geeignetes Material für die Beschichtung ist Gummi bzw. Kautschuk oder Latex geeignet.

Aufgrund der Tatsache, daß die Vorspannungseffekte im wesentli­ chen in der Beschichtung stattfinden, kann die Herstellung des thermoplastischen Grundkörpers des Faltenbalges an den Bundbe­ reichen entfeinert werden, d. h. es sind größere Fertigungstole­ ranzen im Verhältnis zum Grundmaß des entsprechenden Sitzberei­ ches am Gelenkbauteil möglich.

Die aufgrund der vergrößerten Elastizität der Bundbereiche ge­ ringeren Vorspannkräfte können mit Spannbändern geringerer Qua­ lität erzeugt werden, wobei auch eine Vormontage der Spannbänder auf den Bundbereichen vor dem jeweiligen Aufziehen auf die ent­ sprechenden Teile möglich ist, da solche Spannbänder einen grö­ ßeren Spannbereich haben.

Die Beschichtung ist im Verhältnis zu den jeweiligen Spannbän­ dern soweit auszuführen, daß ein unmittelbarer Kontakt zwischen den Kanten der Spannbänder und dem aus thermoplastischem Elasto­ mer bestehenden Grundkörper des Faltenbalges unterbleibt, so daß ungünstige Kerbwirkungen am Grundkörper verhindert werden.

In günstiger Weise ist eine Demontage eines erfindungsgemäßen Faltenbalges aufgrund der Nachgiebigkeit der Beschichtung ohne Beschädigung des Faltenbalges möglich, was bisherig bei Falten­ bälgen aus thermoplastischem Elastomer nicht sichergestellt war. Im Hinblick auf die Ausgestaltung der Sitzbereiche für die Fal­ tenbälge an den Teilen, an welchen die Bundbereiche aufgezogen werden, ist es besonders vorteilhaft, daß diese nicht notwendi­ gerweise mit Nuten versehen werden müssen, sondern rein zylin­ drisch ausgeführt sein können. Die Elastizität der Beschichtung ermöglicht ungeachtet dessen eine sichere Abdichtung und ein ausreichendes Vorspannen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachste­ hend anhand der Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein Gleichlaufdrehgelenk im Längshalbschnitt mit einem erfindungsgemäßen Faltenbalg;

Fig. 2 zeigt einen vergrößert dargestellten Bundbereich eines erfindungsgemäßen Faltenbalges.

In Fig. 1 ist ein Faltenbalg 11 in Verbindung mit einem Gleich­ laufdrehgelenk 21 in fertig montierter Anordnung im Längshalb­ schnitt (oben) bzw. in Ansicht (unten) dargestellt. Das Gleich­ laufdrehgelenk umfaßt ein Gelenkaußenteil 22 von im wesentlichen glockenförmiger Gestalt mit einem Anschlußzapfen 23. Ein Ge­ lenkinnenteil 24, in das eine Antriebswelle 25 eingesetzt ist, sowie zur Übertragung des Drehmoments in Bahnen eingreifende Kugeln 26, die von einem Käfigelement 27 gesteuert werden.

Der Faltenbalg 11 ist mit einem ersten größeren Bund 12 außen auf dem Gelenkaußenteil 22 festgelegt. Er liegt auf einem Sitz­ bereich 13 des Gelenkaußenteils 22 auf und ist mit einem Spann­ band 14 festgehalten. Wie im Längsschnitt erkennbar ist, ist der Sitzbereich 13 rein zylindrisch ausgeführt. Ein kleinerer Bund 15 des Faltenbalges liegt auf einem Sitzbereich 16 auf der Welle 25 auf und ist mit einem Spannband 17 festgehalten. Wie im Längsschnitt erkennbar ist, ist im Sitzbereich 16 eine breite Ringnut 28 für den Bund 15 ausgebildet. Der zwischen dem Bund 12 und dem Bund 15 etwa insgesamt konisch verlaufende Faltenbalg weist die übliche Ausgestaltung von Ringfalten auf, wobei ins­ gesamt fünf Innenfalten 18 und sechs Außenfalten 19 zu identifi­ zieren sind. Die Beschichtungsdicke der Bundbereiche 12, 15 liegt im Bereich der Strichstärke und ist daher nicht im einzel­ nen erkennbar.

In Fig. 2 ist ein Bundbereich 12 eines Faltenbalges im Längs­ halbschnitt gezeigt, an dem ein Grundkörper 31 mit sich an­ schließendem Wandungsbereich 32 aus thermoplastischem Elastomer und eine erfindungsgemäße Beschichtung 33 aus gummielastischem Material erkennbar ist. Im Bereich des Bundes 12 ist der Grund­ körper 31 in Form eines flachen U-Profils ausgebildet. Die Be­ schichtung 33, die sich im Bundbereich im Querschnitt U-förmig über den Grundkörper 31 schiebt, bildet dementsprechend außen eine flache Nut 34 aus. In die Nut 34 greift ein Spannband 35 ein. Auf der Innenseite tritt die Beschichtung wulstförmig vor und greift in eine Nut 36 eines Gelenkbauteils 37 ein. Die Dicke der Beschichtung kann wesentlich geringer sein als hier darge­ stellt.

Claims (5)

1. Faltenbalg aus thermoplastischem Elastomer zur Abdichtung eines Ringspaltes zwischen zwei drehfest miteinander ver­ bundenen, gegeneinander abwinkelbaren Teilen - insbesondere an einem Gleichlaufdrehgelenk - mit zwei Bundbereichen zur Festlegung auf jeweils einem der genannten Teile mittels Spannbänder und mit einer Anzahl von sich dazwischen er­ streckenden Falteneinheiten, wobei ein Grundkörper (31) aus thermoplastischem Elastomer zumindest an einem der Bund­ bereiche (12, 15) mit einer Beschichtung (33) aus einem Material von größerer Elastizität als der des Materials des Grundkörpers (31) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (33) sich im Bundbereich (12, 15) im Längsschnitt U-förmig innen und außen um den Grundkörper (31) legt.

2. Faltenbalg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (33) einen auf dem Grundkörper (31) aufgeschobenen vorgefertigten Ringkörper bildet.

3. Faltenbalg nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (33) kalt auf dem Grundkörper (31) aufvulkanisiert ist.

4. Faltenbalg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (33) in situ auf dem Grundkörper (31) hergestellt ist.

5. Faltenbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Beschichtung Gummi, Kautschuk oder Latex ist.