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Elastische Abdeckung für Relativbewegungen zueinander ausführende
Bauteile Die Erfindung betrifft eine elastische Abdeckung für Relativbewegungen
zueinander ausführende Bauteile, wobei die elastische Abdeckung einen mit Falten
versehenen Balg aufweist, der entweder einen rohrförmigen, eine gewisse Längserstreckung
aufweisenden Querschnitt oder eine ebenflächige Form, oder auch eine scheibenförmige,
im wesentlichen radial verlaufende Form aufweist, wobei die Enden des rohrförmigen
bzw. ebenflächigen Balges mit jeweils einem Bauteil fest verbunden sind, während
bei der scheibenförmigen Abdeckung ein radial innerer bzw. radial äußerer Flansch
mit jeweils einem Bauteil in Verbindung steht.
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Abdeckungen sind in der Technik für die verschiedensten Zwecke erforderlich
und dienen in den meisten Fällen dazu, das Eindringen von Staub und Schmutz in die
Lagerstelle von Bauteilen, die Relativbewegungen zueinander ausführen, zu verhindern.
Bei Bauteilen, die größere gegensinnig gerichtete Drehbewegungen ausführen, kann
eine Abdeckung, die von ihrem Außenumfang wegragende Falten aufweist, nur mit einem
Bauteil fest verbunden sein, während sie - um ihre Zerstörung zu verhindern -an
dem anderen Bauteil drehbar angebracht sein muß.
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H-erdurchkann in die Lagerstelle der Bauteile funktionsbeeinträchtigender
Schmutz oder dgl. eintreten.
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Steht die Abdeckung mit beiden Bauteilen in fester Verbindung, so
ist dieser Nachteil zwar ausgeschlossen, jedoch sind Relativbewegungen zwischen
den Bauteilen ausschließlich nur im Rahmen der Elastizität der Abdeckung möglich.
Aufgrund dessen können von der Abdeckung -selbst wenn diese aus relativ weichem
Werkstoff besteht -nur sehr geringfügige Relativbewegungen kompensiert werden.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine elastische Abdeckung
zu schaffen, die einerseits zwischen den Bauteilen erhebliche Relativbewegungen
zuläßt und andererseits mit beiden Bauteilen in fester Verbindung steht. 1 Zur Lösung
der Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die am Balg der rohrförmigen bzw. ebenflächigen
Absich deckung angeordneten Falten/lÇnihrer Längsrichtung über einen bestimmten
Teilabschnitt des Außenumfangs bzw. der Länge der Abdeckung erstrecken und in bezug
auf die Längsachse bzw. Verschieberichtung der Abdeckung schräg verlaufen, während
die scheibenförmige und die ebenflächige Abdeckung zwei nebeneinander angeordnete
Faltenreihen aufweisen, wobei die Falten in ihrer Längsrichtung in bezug auf die
Verdreh- bzw. Verschieberichtung der Abdeckung spitzwinklig zusammenlaufen.
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Mit der erfindungsgemäßen Abdeckung ist vorteilhafter Weise erzielt,
daß die Lageveränderungen der Bauteile, welche beim Verdreh- und/oder Verschiebevorgang
auftreten, innerhalb des Balges ausgeglichen werden. Ferner wird mittels der erfindungsgemäßen
Abdeckung das Auslaufen eines sich ggf. in der Lagerstelle der Bauteile befindlichen
Schmiermittels verhindert.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Falten der
Abdeckung in ihrer Längserstreckung konvex ausgebildet sind oder im Bereich ihrer
äußeren Abschnitte eine pyramidenförmige Ausbuchtung bzw. zusätzlich im Bereich
ihrer Längsmitte eine pyramidenförmige Vertiefung aufweisen; oder im Bereich ihrer
Längsmitte mit einer erhabenen, relativ steilen Pyramide versehen sind bzw. zusätzlich
eine abwärts gerichtete pyramidenförmige Ausbuchtung aufweisen.
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Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Abdeckung
als ein rohrförmiger Rundkörper ausgebildet ist, wobei die Falten in ihrer Längsrichtung
schräg zur Längsachse des Rundkörpers angeordnet sind und die Grundkanten der Vertiefungen
der Falten als eine Sekante zum Außenumfang des rohrförmigen Rundkörpers verlaufen,
während die Oberkanten der Falten konvex ausgebildet sind.
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Ferner sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, daß die Abdeckung
im wesentlichen ebenflächig ist und die Falten in ihrer Längsrichtung schräg in
bezug zur Verschieberichtung der Bauteile verlaufen, wobei die Grundkanten der Falten
zueinander parallel und die Oberkanten der Falten diagonal zu den Grundkanten angeordnet
sind, wobei die Oberkanten erhaben verlaufen und im Bereich ihrer Längsmitte jeweils
mit einer steilen Pyramide versehen sind.
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Eine andere Ausgestaltung der Erfindung kennzeichnet sich durch eine
ebenfalls ebenflächige Abdeckung, wobei die Falten in ihrer Längsrichtung schräg
in bezug auf die Verschieberichtung der Lagerteile angeordnet sind und die Oberkanten
der Falten jeweils einerseits eine erhabene Pyramide und andererseits eine abwärts
gerichtete pyramidenförmige Ausbuchtung aufweisen.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 eine als rohrförmiger Rundkörper ausgebildete Abdeckung, deren Balg
aus gleichsinig verlaufenden Falten besteht, die in zwei Reihen nebeneinander angeordnet
sind,
Fig. 2 eine Seitenansicht zur Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt
entlang der Linie III-III in Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie -IV
in Fig. 1, 1 Fig. 5 eine der Fig. 1 im wesentlichen entsprechende Abdeckung, wobei
jedoch die Falten in zwei gegensinnig verlaufenden Reihen angeordnet sind, Fig.
6 eine den Figuren 1 und 5 in etwa entsprechende Abdeckung, bei welcher die Falten
schräg und rechtwinklig zur Längsachse verlaufen, Fig. 7 eine Abdeckung mit rohrförmigem
Rundkörper, wobei die Grundkante der Falten S-förmig verläuft und an den Außenbereichen
pyramidenförmige Ausbuchtungen aufweist, Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie
VIII-VIII in Fig. 7, Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie IX-IX in Fig. 7, Fig.1O
einen Schnitt entlang der Linie X-X in Fig. 7, Fig.11 eine der Fig. 7 weitgehend
entsprechende Abdeckung, wobei jedoch die Grundkanten der Falten zusätzlich im Bereich
ihrer Längsmitte mit einer pyramidenförmigen Ausbuchtung versehen sind, Fig. 12
einen Schnitt entlang der Linie XII-XII in Fig. 11, der die mittlere pyramidenförmige
Ausbuchtung erkennen läßt, Fig.13 einen Schnitt entlang der Linie XIII-XIII in Fig.
11,
entlang Fig. 14 einen Schnitt < Linie XIV-XIV in Fig. 11,
Fig. 15 eine ebenflächige Abdeckung im Längsschnitt mit erhabenen pyramidenförmigen
Ausbuchtungen, Fig. 16 die in Fig. 15 dargestellte Abdeckung, ebenfalls im Längsschnitt,
wobei jedoch eine Längskante in bezug zur gegenüberliegenden feststehenden Längskante
parallel verschoben ist.
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Fig. 17 eine der Fig. 16 entsprechende schematische Ansicht in Draufsicht,
Fig. 18 eine ebenflächige Abdeckung im Längsschnitt mit erhabenen und vertieften
pyramidenförmigen Ausbuchtungen, Fig. 19 eine Abdeckung, welche die Lagerstelle
eines schwenkbeweglichen oder längsverschieblichen Bauteils umschließt, Fig. 20
eine Abdeckung mit stirnseitig angeordneten Falten; hierbei befindet sich das obere
Drittel der zeichnerischen Darstellung der Abdeckung in Null-Lage, während die beiden
unteren Drittel in gegeneinander verdrehter Lage dargestellt sind.
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Eine in Fig. 1 veranschaulichte elastische Abdeckung 1 ist im wesentlichen
als rohrförmiger Rundkörper ausgebildet, der aus einem Balg 2 und zwei Anschlußenden
3 besteht, die Jeweils an einem nicht dargestellten Bauteil befestigt sind, deren
gemeinsame Lagerstelle die elastische Abdeckung 1 umschließt. Die Lagerstelle kann
derart ausgebildet sein, daß die beiden Bauteile sowohl zueinander verdrehbar, wie
auch längsverschiebbar sind.
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Der Balg 2 setzt sich aus einer Anzahl von Falten 4 zusammen, die
sich über einen Teilabschnitt des Außenumfangs des Rundkörpers erstrecken und die
an diesem in
zwei gleichsinnig verlaufenden und nebeneinander angeordneten
Reihen angeordnet sind. Die einzelnen Falten 4 verlaufen in ihrer Längsrichtung
schräg zur Längsachse des Rundkörpers, wobei die Grundkanten 5 der Falten 4 in bezug
zum Außenumfang des Rundkörpers als eine Sekante verlaufen, wie Fig. 2 und 3 zeigt.
Fig. 2 läßt erkennen, daß die Oberkanten 6 der Falten 4 konvex ausgewölbt sind.
Eine axiale Verschiebung und/oder Verdrehung der Bauteile gegeneinander wird innerhalb
des Balges 2 durch die Falten 4 ausgeglichen, derart, daß diese beim Verschiebe-
und/oder Verdrehvorgang der Bauteile je nach deren Wirkrichtung eng aneinander liegen
bzw. sich etwas weiter voneinander entfernen. Bei diesen Bewegungsvorgängen verändern
sich die Falten 4 lagemäßig zueinander, wofür der konvexe Längsverlauf ihrer Oberkanten
6 sehr vorteilhaft ist.
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Fig. 5 zeigt eine ebenfalls als rohrförmiger Rundkörper ausgeführte
elastische Abdeckung 7, deren Balg 8 eine Vielzahl von Falten 9 bildet, die in zwei
gegensinnig zueinander verlaufenden Reinen angeordnet sind und jeweils gleichgroße
Steigungen aufweisen. Die Länge der Falten 9 beträgt jeweils ein Teilstück des Außenumfangs
des rohrförmigen Rundkörpers. Stirnseitig sind Anschlußenden 10 vorgesehen, die
mit jeweils einem Bauteil fest verbunden sind. Die Falten 9 sind vollkommen gleichartig
wie die der elastischen Abdeckung 1 ausgeführt und verlaufen'wie diese jeweils schräg
zur Längsachse des Rundkörpers der Abdeckung 7 Durch die Anordnung der Falten 9
in zueinander gegensinnig verlaufenden Reihen ist die elastische Abdeckung 7 in
relativ hohem Maße radial verdrehbar, dagegen nicht bzw. nur im Rahmen der Elastizität
des Werkstoffes der Abdeckung 7 axial verschiebbar, da sich bei dieser Beanspruchung
die die axialen Verschiebungen dagegen gegenseitig aufheben.
Bei
radialer Verdrehung der elastischen Abdeckung 7, z.B. in Pfeilrichtung A, nehmen
die Falten 9 der linken Hälfte des Balges 8 in bezug zur Längsachse des rohrförmigen
Rundkörpers einen spitzeren Winkel ein, während hingegen die Falten 9 der rechten
Hälfte des Balges 8 etwas weniger schräg stehen. Es versteht sich, daß bei einer
entgegen der Pfeilrichtung A angreifenden Drehrichtung die Falten 9 eine entsprechend
umgekehrte Stellung einnehmen.
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In Fig. 6 ist eine elastische Abdeckung 11 veranschaulicht, die gleichermaßen
wie die Abdeckungen 1 und 7 als rohrförmiger Rundkörper ausgebildet ist. Die elastische
Abdeckung 11 besteht aus einem Balg 12 und stirnseitigen Anschlußenden 13, zur festen
Aufnahme von je einem Bauteil, deren gemeinsame Lagerstelle die elastische Abdeckung
11 umgibt. Der Balg 12 setzt sich einerseits aus schräg zur Längsachse des rohrförmigen
Rundkörpers verlaufenden Falten 14, deren Länge ein Teilstück von dessen Außenumfang
beträgt, und andererseits aus solchen Falten 15 zusammen, die rechtwinklig oder
mindestens in etwa rechtwinklig zu dessen Längsachse verlaufen. Die elastische Abdeckung
11 kombiniert in vortrefflicher Weise die Möglichkeit, einerseits mittels der Falten
14 auf Verdrehung und andererseits durch die Falten 15 auf axiale Verschiebung beansprucht
zu werden. Hierbei kann letztgenannte Beanspruchungsart praktisch bis zur vollständigen
gegenseitigen Anlage der Falten 15 erfolgen. Im gegensatz zu den Abdeckungen 1 und
7 kann somit bei dieser Abdeckung jede beliebige Zuordnung von Verschiebung und
Verdrehung erreicht werden.
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Die Falten 14 weisen dieselbe Außenform auf wie die Falten 4 und 9.
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Eine weitere, im wesentlichen rohrförmige elastische Abdeckung 16
zeigt Fig. 7. Die stirnseitigen Anschlußenden 17 dienen auch bei dieser Abdeckung
zur Befestigung an
jeweils einem Bauteil. Am Außenumfang des Rundlcörpers
ist ein Balg 18 vorgesehen, dessen Falten 19 in ihrer Längsrichtung schräg zur Längsachse
des Rundkörpters verlaufen. Die Länge der Falten 19 ist ein Teilabschnitt vom Außenumfang
des Rundkörpers. Die Grundkanten 20 der Vertiefungen 21 der Falten 19 sind in Längsrichtung,
welche dem Außenumfang des rohrförmigen Rundkörpers folgt, S-förmig gekrümmt (Fig.
7) und im Bereich ihrer beiden äußeren Enden nach innen, d.h. zum Mittelpunkt des
Rundkörpers hin geknickt, wodurch - wie in Fig. 7 und 8 veranschaulicht - jeweils
eine pyramidenförmige Ausbuchtung 22 entsteht. Diese pyramidenförmigen Ausbuchtungen
22 ermöglichen es, daß sich die Bauteile, deren gemeinsame Lagerstelle die Abdeckung
16 umgibt, bis zu einem relativ großen Winkel gegeneinander verdrehen können, wobei
innerhalb des Balges 18 keinerlei Verdrehspannungen entstehen. Die pyramidenförmigm
Ausbuchtungen 22 erlauben eine beträchtliche Lageveränderung der Falten 19.
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In Fig. 11 ist eine elastische Abdeckung 24 veranschaulicht, die mit
der elastischen Abdeckung 16 weitgehend glichartig ist. Ein Balg 25 setzt sich aus
Falten 26 zusammen, die schräg zur Längsachse des rohrförmigen Rundkörpers angeordnet
sind, wobei die Länge der Falten 26 ein Teilstück von dessen Außenumfang beträgt.
Die Grundkanten 28 der Vertiefungen 27 der Falten 26 weisen in ihrer Längsrichtung
eine S-förmige Linienführung auf und sind sowohl im Bereich ihrer äußeren Enden
als auch in ihrer Längsmitte abgeknickt, wodurch die pyramidenförmigen Ausbuchtungen
29 bzw. 30 entstehen. Dadurch, daß die Grundkanten 28 auch im Bereich ihrer Längsmitte
mit jeweils einer pyramidenförmigen Ausbuchtung 30 versehen sind, ist bei einer
gegensinnigen axialen Verdrehung der mit der Abdeckung 24 verbundenenBauteile ein
etwas größerer Verdrehwinkel als bei vorerwähnter Abdeckung 16 erzielbar.
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Selbstverständlich können die elastischen Abdeckungen 1, 7, 11, 16
und 24 im Rahmen der Erfindung anstelle des bevorzugt verwendeten rohrförmigen Rundkörpers
auch jede andere zweckmäßige geometrische Querschnittsform aufweisen.
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Die Erdindung schlägt gemäß Fig. 15 auch eine im wesentlichen ebenflächige
Abdeckung 32 vor. Diese weist Anschlußenden 33 (in der Zeichnung ist nur ein Anschlußende
dargestellt) auf, die mit (nicht dargestellten) Bauteilen fest verbunden sind, und
die über eine Anzahl von Falten 34, welche einen Balg 38 bilden, in gegenseitiger
Verbindung stehen. Die Falten 34 sind in bezug zur Verschieberichtung (Doppelpfeil
B) der Lagerteile in schräger Ebene angeordnet. Die Länge der Falten 34 ist ein
Teilstück der Länge der Abdeckung 32. Die Grundkanten 35 der Falten 34 verlaufen
parallel zueinander, während die Oberkanten 36 diagonal zu den Grundkanten 35 angeordnet
sind. Im Bereich der Längsmitte der Oberkanten 36 sind auf die Falten 34 jeweils
steile Pyramiden 37 aufgesetzt. Die Anordnung dieser Pyramiden 37 erlauben eine
relativ beträchtliche geradlinige oder nahezu geradlinige, gegenläufige Längsverschiebung
der Anschluß enden 33 und damit der Bauteile. Die Längsverschiebung der Falten 34
in Pfeilrichtung C ist in Fig. 16 veranschaulicht, wobei der Eckpunkt D der Pyramide
37 parallelogrammartig verschoben dargestellt und als D' gekennzeichnet ist, wie
auch Fig. 17 - als Draufsicht zur Fig. 16 - schematisch deutlich hervorhebt. Die
Struktur der Falten 34 gemäß der ebenflächigen Abdeckung 32 stellt eine Abwicklung
der Falten 19 der Abdeckung 16 (Fig. 7) dar.
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imine weitere ebenflächige elastische Abdeckung 55 ist in Fig. 18
dargestellt. Diese besteht aus Anschlußenden 56 und einem Balg 57, der durch die
Falten 58 gebildet
wird, deren Oberkanten mit 59 bezeichnet sind.
Die Falten 58 sind in ihrer Längsrichtung gegenüber der durch den Doppelpfeil B'
angedeuteten Verschieberichtun der mit den Anschlußenden 56 verbundenen Bauteile
schräg angeordnet. Die Länge der Falten 58 ist ein Teilstück der Länge der Abdeckung
55. Die Oberkanten 59 sind jeweils mit einer erhabenen Pyramide 60 und mit einer
abwärts gerichteten pyramidenförmigen Ausbuchtung6ersehen. Diese pyramidenförmigen
Ausbuchtungen 61 ermöglichen im Zusammenwirken mit den Pyramiden 60 eine ganz erhebliche
gegenläufige Längsverschiebung - die noch größer ist als bei vorerwähnter Abdeckung
32 - der Bauteile. Die Parallelverschiebung der Falten 58 erfolgt analog wie bei
der Abdeckung 32.
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Die Falten 58 dieser ebenflächigen Abdeckung 55 sind strukturell eine
Abwicklung der Falten 26 der Abdeckung 24 (Fig. 11).
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Fig. 19 zeigt eine ebenflächige elastische Abdeckung 40, welche zur
Umschließung einer aus vornehmlich zwei Bauteilen bestehenden Lagerstelle - beispielsweise
ein Betätigungshebel eines Steuergestänges -vorgesehen ist, wobei ein Bauteil gegenüber
dem anderen Bauteil in Längsrichtung verschwenkbar oder verschiebbar ist. Hierzu
weist die elastische Abdeckung 40 einen ortsfest angebrachten äußeren Rand 41 und
einen mit dem schwenkbaren oder verschiebbaren Bauteil verbundenen inneren Rand
42 auf. In der linken Hälfte von Fig. 19 ist das schwenk- oder verschiebbare Bauteil
in Null-Stellung dargestellt, während die rechte Hälfte der Zeichnung das Bauteil
um das Naß a in nach vorn geschobener bzw.
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geschwenkter Stellung darstellt. Ein Balg 43 besteht aus einer Mehrzahl
von Falten 44, die in zwei nebeneinander angeordneten Faltenreihen angebracht sind,
Wie die linke Hälfte von Fig. 19 zeigt, laufen die Falten 44 in
bezug
auf die Verschieberichtung des äußeren Randes 41 bzw. inneren Randes 42 spitzwinklig
zusammen. Hierdurch werden die Längsbewegungen des schwenkbaren bzw.
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verschieblichen Bauteils im Bereich des Balges 43 ausgeglichen.Die
Falten 44 entsprechen strukturell den Falten 34 und 58 der ebenflächigen Abdeckung
32 und 55 (Fig. 15 und 18). Die Grundkanten 350 können entweder in gerader Ebene
zum äußeren Rand 41 und inneren Rand 42 verlaufen oder eine abwärts gerichtete pyramidenförmige
Ausbuchtung 610 bilden. Die Oberkanten 360 bzw.
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590 sind mit jeweils einer steilen Pyramide 370 bzw.
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600 versehen. Selbstverständlich kann auch der innere Rand 42 ortsfest
sein und der äußere Rand 41 mit einem Lagerteil verschwenkt bzw. verschoben werden.
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Eine scheibenförmige elastische Abdeckung 47, die stirnseitig zwischen
zwei sich um eine gemeinsame oder in etwa gemeinsame Achse verdrehende Bauteile
eingesetzt ist, zeigt Fig. 20, wobei das obere Drittel in der Zeichnung in Null-Stellung
und die beiden unteren Drittel in einer um jeweils einen Winkel g bzw. c& gegeneinander
verdrehten Stellung der Bauteile dargestellt sind. Die Abdeckung 47 besteht im wesentlichen
aus einem äußeren Flansch 48 und einem inneren Flansch 49, die jeweils mit einem
beispielsweise rotationssymmetrischen Bauteil zusammenwirken. Zwischen den Flanschen
48 und 49 ist ein Balg 50 angeordnet, der als Falten 51 besteht, die in zwei nebeneinander
angebrachten Faltenreihen angeordnet sind, und die in ihrer Ldr,gsrichtung in bezug
auf die Verdrehrichtung der Bauteile spitzwinklig zusammenlaufen.
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Hierdurch wird - ausgehend von der Null-Stellung der Abdeckung 47
- eine gegensinnig gerichtete Drehbewegung der Bauteile bis zu einem begrenzten
Verdrehwinkel innerhalb des Balges 50 ausgeglichen. Die Falten 51 der Abdeckung
47
entsprechen gleichfalls strukturell den Falten 34, 58 der ebenflächigen Abdeckung
32 und 55 (Fig.
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15 und 18). Die Grundkanten 350 können einerseits in einer Ebene zum
äußeren Flansch 48 und inneren Flansch 49 verlaufen oder andererseits eine abwärts
gerichtete pyramidenförmige Ausbuchtung 610 bilden. Die Oberkanten 360 bzw. 590
weisen jeweils eine steile Pyramide 370 bzw. 600 auf.
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Dadurch, daß sich die Falten 4, 9, 14, 19, 26, 34, 44, 51, 58 in ihrer
Längsrichtung jeweils nur über einen begrenzten Teilabschnitt der Außendecke der
rohrförmigen bzw. ebenflächigen Abdeckung 1, 7, 11, 16, 24, 32, 40, 47, 55 erstrecken,
ist erreicht, daß sich diese bei axialer Verdrehung bzw. Längsverschiebung der Bauteile
jeweils nur bis zu einem begrenzten Winkel verdrehen bzw. bis zu einer begrenzten
Länge verschieben.
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Patentansprüche :