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Elastischer Verbindungsbalg zum Einbau zwischen zwei an-
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einander angelenkten Fahrzeugen oder Fahrzeugteilen sowie Verfahren
und Vorrichtung zu seiner Herstellung Die Erfindung betrifft einen elastischen Verbindungsbalg
zum Einbau zwischen zwei aneinander angelenkten Fahrzeugen oder Fahrzeugteilen,
z. B. von Gelenkomnibussen, der einen im wesentlichen rechteckigen Durchgangsquerschnitt
mit bogenförmigen Eckbereichen aufweist und aus beidseitig mit Elastomer beschichteten
Gewebebahnen gebildet ist. Außerdem befaßt sich die Erfindung mit einem Verfahren
und einer Vorrichtung zur Herstellung dieses elastischen Verbindungsbalges.
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Elastische Verbindungsbälge dieser Gattung werden im allgemeinen in
Form sogenannter Faltenbälge aus beschichteten Geweben hergestellt, indem diese
zu etwa handbreiten Streifen geschnitten, sowie dann durch Nähen und Kleben miteinander
verbunden werden. Zur Bildung eines Faltenbalges ist dabei nicht nur eine große
Anzahl solcher Gewebestreifen notwendig, sondern diese müssen auch noch in unterschiedlichen
Formen zugeschnitten werden. Zur Erzielung einer ausreichenden Standfestigkeit ist
es außerdem noch notwendig, die außenliegenden Stoßstellen, also die äußeren Faltenkämme,
durch Profilrahmen, bspw. im Querschnitt U- oder C-förmige Leichtmetallprofile,
zu verstärken.
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Es liegt ohne weiteres auf der Hand, daß sich solche Faltenbälge nur
mit einem hohen Arbeitsaufwand fertigen lassen und demzufolge beträchtliche Gestehungskosten
erfordern.
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Im praktischen Gebrauch solcher Faltenbälge hat sich außerdem deren
Flexibilität als unzureichend erwiesen, so daß sie den im Fahrzeugbetrieb vorkommenden
Relativbewegungen zwischen den aneinander angelenkten Fahrzeugteilen nicht in allen
Fällen folgen können und daher schon nach relativ kurzen Betriebszeiten Beschädigungen
davontragen oder gar zerstört werden.
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Die Erfindung bezweckt die lseseitigung dieser Nachteile. Es liegt
ihr daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, durch die sich elastische
Verbindungsbälge der eingangs spezifizierten Gattung mit geringeR Arbeitsaufwand
herstellen und dabei zugleich so ausbilden lassen, daß sie ein Höchstmaß an elastischer
Verformung zulassen, ohne daß sie dabei beschädigt oder zerstört werden können.
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Ein elastischer Verbindungsbalg der eingangs genannten Gattung, der
diese Bedingungen erfüllt, zeichnet sich erfindungsgemäß im wesentlichen durch die
Kennzeichnungsmerkmale des ersten Anspruchs aus.
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Der besondere Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, daß sich der
Verbindungsbalg aus einem Stück, höchstens aber aus zwei großen Teilstücken, bilden
läßt und dabei jedes Stück ausschließlich durch Vulkanisieren seine Gestaltfestigkeit
erhält und dabei auch in den bogenförmigen Eckbereichen eine hohe Ela stizität aufweist.
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Grundgedanke der Erfindung ist dabei, daß das in der flachen Elastomer-Gewebebahn
eingebettete ebene Gewebe trotz der starken und durch die Vulkanisation stabilisierten
Verformung zu einem Faltenbelag derart erhalten bleibt, daß später eine völlige
Streckung aller Falten und Bögen zu einer wieder ebenen Bahn bzw. einem glattwandigen
Tunnel möglich wird. Dadurch kann der Faltenbalg extrem ausgezogen werden, wobei
nur das Elastomer örtliche elastische Dehnungen erfährt, nicht aber das Gewebe.
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Dieses verleiht dem Faltenbalg durch seine unvermindert hohe
Festigkeit
Widerstand gegen unzulässig große Beanspruchungen.
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Ein wichtiges Weiterbildungsmerkmal ist dabei im zw#eiten Anspruch
gekennzeichnet. Es bietet den beachtlichen Vorteil, daß sich beim Formen der bogenförmigen
Eckbereiche Stauchungen im Fadenverlauf vornehmen lassen, bei denen sich die Fadenabstände
innerhalb der Elastomer-Gewebebahn sämtlich etwa in gleichem Maße verringern, um
überall genügend große, die Gewebeeinlage durchsetzende Gummizonen zu erhalten,
welche ungefähr gleichmäßige und auch örtlich von den Mittelwerten nicht wesentlich
abweichende elastische Verformungen erfahren.
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Zur Sicherstellung einer hohen Dehnfähigkeit der Gewebeeinlage und
damit der optimalen Elastizität des fertigen Faltenbalges können erfindungsgemäß
die Maßnahmen nach Anspruch 3 getroffen werden.
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Weiterhin können aber auch die im Anspruch 4 angegebenen Maßnahmen
zu einer wesentlichen Verbesserung beitragen, weil sich hierdurch höhere Dehnungswerte
erreichen lassen, ohne daß die Festigkeit wesentlich abnimmt. So kann die Bruchdehnung
bis auf Werte zwischen 20 und 30 W gebracht werden, während sich eine weitgehend
elastische Dehnung auf Werte bis zu etwa 10 % einstellen läßt.
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Als besondere zweckmäßig kann sich eine von den Merkmalen des fünften
Anspruchs Gebrauch machende Ausgestaltung erweisen, weil hierdurch der jeweilige
Fadenverlauf der Gewebeeinlage unmittelbar und ausschließlich durch die an der Elastomer-Gewebebahn
durchgeführte Formgebung bestimmt wird.
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Für einen elastischen Verbindungsbalg mit einer Vielzahl von in Richtung
der Balglänge hintereinanderliegenden und sich jeweils in Umfangsrichtung erstreckenden
Falten, also für einen sogenannten Faltenbalg, hat sich das im Anspruch 6 angegebene
Merkmal besonders bewährt. Dieses läßt sich durch die in Anspruch 7 angegebene Ausbildung
weiter verbessern, so daß sich eine noch stärkere Kompensation der Verformungen
ergibt.
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Unterschiedliche bauliche Weiterbildungen werden in den Ansprüchen
8 bis 10 aufgezeigt.
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Insbesondere für die Schaffung faltenloser elastischer Verbindungsbälge,
wie sie bspw. bei Gelenkfahrzeugen von Hochgeschwindigkeitsbahnen zum Einsatz gebracht
werden können, haben sich die Maßnahmen als wichtig erwiesen, welche in de#n Ansprüchen
11 bis 13 angegeben sind.
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Diese Maßnahmen lassen sich bei faltenlosen elastischen Verbindungsbälgen
deshalb in optimaler Weise verwirklichen, weil diese aus Elastomer-Gewebebahnen
gefertigt werden, die eine Gesamtdicke von mehreren Millimetern, bspw. 3 bis 4 mm,
haben, während Elastomer-Gewebebahnen für Faltenbälge nur eine Dicke von etwa 1
mm aufweisen.
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Aufgrund der größeren Schichtdicke und der daraus resultierenden guten
Gestaltfestigkeit weisen die faltenlosen elastischen Verbindungsbälge mit den Merkmalen
der Ansprüche 11 bis 13 ein gutes Elastizitätsverhalten auf. Ihr entscheidender
Vorteil liegt darin, daß sie sich bis zur gestreckten Länge der wellenförmigen Gewebebahn
verlängern lassen, wobei nur das Elastomer, aber nicht die Fäden der Gewebeeinlage
gedehnt werden. Dabei bleibt eine geschlossene glatte Oberfläche erhalten, die lediglich
im gedehnten Zustand etwas gewellt ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen elastischer Verbindungsbälge
aus beidseitig mit Elastomer beschichteten Gewebebahnen ist hauptsächlich gekennzeichnet
durch die im vierzehnten Anspruch aufgezeigten Verfahrensschritte. Vorteilhaft ist
hierbei der für eine großflächige Formgebung und Formstabilisierung geringe verfahrenstechnische
Aufwand.
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Eine besonders wichtige verfahrenstechnische Weiterbildung zum Herstellen
von Faltenbälgen, die zu einer hohen Gestaltfestigkeit bei optimalem Elastizitätsverhalten
führt, wird durch die Verfahrensschritte nach Anspruch 15 erreicht.
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Die Verfahrensmaßnahmen des sechzehnten Anspruchs geben die Gewähr
für eine optimale Formgebung des Faltenbalges und die anschließende Formstabilisierung
beim Vulkanisieren.
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Für die sichere Formhaltung während des Vulkanisiervorganges und das
Vermeiden unebener Stellen durch Luftblasen zwischen Elastomer-Gewebebahn und Formoberfläche
haben sich auch die Verfahrensmaßnahmen nach den Ansprüchen 17 und 18 als empfehlenswert
erwiesen.
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Beim Herstellen von faltenlosen elastischen Verbindungsbälgen kann
sich die Durchführung der im Anspruch 19 vorgeschlagenen Verfahrensmaßnahmen als
zweckmäßig erwiesen. Eine gute Tragfähigkeit und Formfestigkeit dieser faltenlosen
elastischen Verbindungsbälge läßt sich durch die Verfahrensmaßnahmen nach Anspruch
20 erreichen, Eine besonders vorteilhafte Verfahrensart zur Herstellung elastischer
Verbindungsbälge zeichnet sich durch die Merkmale des Anspruchs 21 aus Eine Vorrichtung
zur Herstellung von elastischen Verbindungsbälgen und Durchführung des Verfahrens
weist erfindungsgemäß im wesentlichen die Kennzeichnungsmerkmale nach Anspruch 22
auf.
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Der einfache Aufbau und die hohe Funktionssicherheit einer solchen
Vorrichtung erweisen sich dabei besonders für Serienfertigung als zweckmäßig.
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Vorrichtungsmerkmale, welche zur einfachen Handhabung beitragen und
eine sichere Funktion gewährleisten, werden schließlich durch die Ansprüche 23 bis
26 gekennzeichnet.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand
von Zeichnungen ausführlich beschrieben. Dabei zeigen Figur 1 eine einstückig aus
einer Elastomer-Gewebebahn geformte und durch Vulkanisation in ihrer Form stabilisierte
Faltenbalg-Hälfte mit zugehörigem Anschlußstück
zum spiegelbildlichen
Verbinden zweier Falten balghälften zu einem gebrauchsfertigen Faltenbalg, Figur
2 in schematisch vereinfachter, räumlicher Darstellung das Zusammenführen zweier
Elastomerschichten mit einer Gewebeeinlage und das Verbinden derselben zu einer
Elastomer-Gewebebahn, Figur 3 eine schematisch vereinfachte Draufsicht auf die Elastomer-Gewebebahn
nach Fig. 2, wobei die beiden zur Bildung der bogenförmigen Eckbereiche der Faltenbalghälfte
nach Fig. 1 dienende Längenabschnitte derselben besonders hervorgehoben sind, Figur
4 in größerem Maßstab den in Fig. 1 mit IV gekennzeichneten Eckbereich der Faltenbalghälfte
in Seitenansicht, wobei der sich im Bereich der Seitenfläche der Falte innerhalb
der Elastomer-Gewebebahn ergebende Verlauf der Kett- und der Schußfäden angedeutet
ist, Figur 5 in nochmals vergrößertem Maßstab das Gewebe der Elastomer-Gewebebahn
in dem in Fig. 4 mit V bezeichneten wenig verformten Bereich der Faltenbalghälfte,
Figur 6 in etwa gleichem Maßstab wie Fig. 5 das Gewebe der Elastomer-Gewebebahn
in dem in Fig. 4 mit VI bezeichneten stark gebogenen Eckbereich der Faltenbalghälfte,
Figur 7 den Eckbereich der Faltenbalghälfte in Seitenansicht, jedoch gegenüber Fig.
7 mit Wellen der Elastomer-Gewebebahn und der Kettfäden, bei denen die Lage von
Wellenbergen und Wellentälern von Falte zu Falte abwechselt sowie alle Wellenberge
außerhalb, alle Wellentäler innerhalb der gestrichelten kreisförmigen inneren Bogenlänge
liegen, Figur 8 einen Schnitt länge der Linie Vill-Vill in Fig. 4 durch mehrere
Falten der Faltenbalghälfte, Figur 9 in größerem Maßstab einen Schnitt längs der
Linie IX-IX in Fig. 1 durch zwei über das Zwischenstück miteinander verbundene Faltenbalghälften,
Figur
10 einen der Fig. 8 entsprechenden Schnitt durch den Endbereich eines Faltenbalges,
Figur 11 in beträchtlich vergrößerter Darstellung einen Querschnitt durch ein Teilstück
eines faltenlosen elastischen Verbindungsbalges in ungespanntem Zustand, Figur 12
die Darstellung nach Fig. 11, jedoch bei unter elastischer Spannung stehendem faltenlosen
Verbindungsbalg, Figur 13 die beiden Elastomerschichten und die zugehörige Gewebebahn
für einen faltenlosen elastischen Verbindungsbalg nach den Fig. 11 und 12 vor dem
Zusammenführen und Verbinden zur Elastomer-Gewebebahn, Figur 14 in Seitenansicht
und teilweise im Querschnitt durch einen Faltenfuß ein Vulkanisiergestell zum Formen
und Stabilisierung einer Faltenbalghälfte gemäß Fig. 1, Figur 15 einen Schnitt längs
der Linie XV-XV durch das Vulkanisiergestell nach Fig. 14, Figur 16 in größerem
Maßstab einen Schnitt längs der Linie XVI-XVI der Fig. 14 und Figur 17 in schematisch
vereinfachter Ansichtsdarstellung ein Formwerkzeug zum Anlegen der Elastomer-Gewebebahn
an die Kontur des Vulkanisieryestells.
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In Fig. 1 der Zeichnung ist eine Faltenbalghälfte 1 dargestellt, die
eine Vielzahl von in Richtung der Balglänge 2 hintereinanderliegenden Falten 3 aufweist,
die sich jeweils in Umfangsrichtung der Faltenbalghälfte 1 erstrecken.
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Die Faltenbalghälfte 1 ist dabei aus einer einzigen Elastomer-Gewebebahn
4 gefertigt, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist. Zwei Faltenbalghälften 1 werden in zueinander
spiegelbildlicher Anordnung zu einem vollständigen Faltenbalg miteinander verbunden,
und zwar unter Verwendung eines Zwischenstücks 5, welches ebenfalls aus einer vulkanisierbaren
Elastomer-Gewebebahn geformt ist und dabei einen längsverlaufenden, erhöhten
Dehnungswulst
6 aufweist sowie mit zwei seitwärts gerichteten Überlappungsabschnitten 7' und 7"
ausgestattet ist, in denen Verbindungsfalten 8 eingeformt sind, die in ihrer Ausc3estaltung
den Falten 3 der Faltenbalghälften 1 entsprechen; der Dehnungswulst 6 erhält Falten
gleicher Richtung wie die Falten 8, aber schwächerer Ausprägung. Die Verbindung
der Faltenbalghälften 1 mit den überlappungsabschnitten 7' und 7" des Zwischenstücks
5 kann durch Kleben und/oder Vulkanisieren vorgenommen werden.
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An dieser Stelle sei erwähnt, daß es natürlich auch möglich ist, den
gesamten Faltenbalg aus einer einzigen Elastomer-Gewebebahn 4 gemäß Fig. 3 zu fertigen.
Dabei ist es ohne weiteres klar, daß dann die Elastomer-Gewebebahn 4 gemäß Fig.
3 hinsichtlich ihrer Längenausdehnung verdoppelt sowie zu einer mittleren Querebene
symmetrisch ausgebildet sein muß.
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Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß eine Faltenbalghälfte 1 jeweils einen
nahezu geraden, aufrechten Mittelabschnitt 9 sowie zwei ebenfalls wenig gebogene,
im wesentlichen waagerechte Endabschnitte 10' und 10" aufweist, und daß der Mittelabschnitt
9 mit jedem der Endabschnitte 10' und 10" über einen bogenförmig verlaufenden Eckbereich
11' bzw. 11" in einstückiger Verbindung steht.
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Der Mittelabschnitt 9, die beiden Endabschnitte 10' und 10" sowie
auch die zur Bildung der beiden Eckbereiche 11' und 11" dienenden Längenabschnitte
der Elastomer-Gewebebahn 4 sind in Fig. 3 besonders gekennzeichnet.
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In Fig. 2 ist gezeigt, daß die Elastomer-Gewebebahn 4 aus zwei Elastomer-Schichten
12' und 12" und einer Gewebeeinlage 13 gebildet wird, indem diese zusammengeführt
und durch Kalandrieren miteinander verbunden werden. Stattdessen können natürlich
auch andere geeignete Verfahren zur Gewebebeschichtung angewendet werden, bspw.
Tauchen in gelöstem oder Streichen mit pastösem Elastomer.
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Ein wichtiges Merkmal liegt dabei darin, daß als Gewebeeinlage 13
zwischen die beiden vulkanisierbaren Elastomerschichten .12' und 12" ein grobmaschiges
Gewebe eingebracht wird, bei dem sich die Kettfäden 15 in Längsrichtung und die
Schußfäden 14 in Querrichtung der Elastomer-Gewebebahn erstrecken.
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Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, Gewebeeinlagen 13 mit
Fadenabständen zwischen 2 und 10 mm, und zwar vorzugsweise zwischen 3 und 6 mm in
Kette und Schuß zu verwenden.
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Zur Erzielung einer hohen Dehnfähigkeit der Gewebeeinlage 13 ist es
dabei zweckmäßig, bspw. die sogenannte Dreherbindung anzuwenden Bei dieser liegt
durch die zopfähnliche Ausbildung der Kettfäden 15 und den zick-zack-förmigen Verlauf
der Schußfäden 14 in beiden Richtungen eine erhöhte Dehnfähigkeit der Gewebeeinlage
ohne nennenswerte Festigkeitseinbuße vor.
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Zugleich wird eine gute Fixierung der Bindungspunkte des grobmaschigen
Gewebes erreicht. Natürlich können die Forderungen nach Dehnfähigkeit und Fixierung
der Bindungspunkte der groben Maschen auch durch andere Gewebebindungen und/oder
durch Verklebung bzw. Verschweißung der Bindungspunkte erreicht werden.
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Weiterhin kann durch texturierte Schußfäden oder loses Weben eine
besonders hohe Dehnfähigkeit der Gewebeeinlagen in Schußrichtung erreicht werden.
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Damit sich die Formgebung der Faltenbälge bzw. Faltenbalghälften 1
aus der unvulkanisierten Elastomer-Gewebebahn 4 in einem Stück bewerkstelligen läßt,
ohne daß das Elastizitätsverhalten derselben in den Eckbereichen 11' und 11" der
einzelnen Falten 3 eine Beeinträchtigung erfährt, sind besondere Vorkehrungen notwendig,
die durch eine spezielle Ausbildung der Formplatte nach Fig. 14 bis 16 und dementsprechende
Durchführung des Vulkanisierverfahrens erreicht werden.
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In den der Bildung der bogenförmigen Eckbereiche 11' und 11" dienenden
Längenbereichen der Elastomer-Gewebebahn 4 wird
hierdurch die in
Fig. 4 dargestellte Ausbildung erreicht.
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Dabei zeigt Fig. 4 die Ansicht in Fahrtrichtung. Die äußere Bogenlänge
36 bildet den Faltenkamm, die innere Bogenlänge 35 stellt normalerweise den Faltenfuß
dar. Beide sind in der Zeichenebene unverzerrt abgebildet. Die innere Bogenlänge
36 ist naturgemäß wesentlich kürzer als die äußere Bogenlänge 36, müßte aber bei
vollem Auszug des Faltenbalges die Länge der äußeren Bogenlänge 36 annehmen, woraus
die Verformungsprobleme derartiger Faltenbälge größtenteils resultieren.
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Erfindungsgemäß sorgt man nur durch entsprechende Gestaltung der Formplatte
24 dafür, daß der Faltenfuß nicht den Kreisbogen 35, sondern der gewellten inneren
Bogenlänge 35' folgt.
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Deren Länge entspricht ungefähr der äußeren Bogenlänge 36. Bei starker
Verformung des Faltenbalges kann also der Faltenfuß derartig radial nach außen wandern,
daß die gewellte innere Bogenlänge 35' mit der äußeren Bogenlänge-36 zur Deckung
kommt.
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Ein solcher Faltenbalg ist also derartig ausziehbar, daß im Extremfall
die Faltung völlig verschwindet und eine dem Umfang des Gelenkfahrzeuges entsprechende
glatte Wandung entsteht, ohne daß der (gewellte) Faltenfuß und der dort verlaufende
(gewellte) Kettfaden eine Längenänderung in Umfangsrichtung erfährt.
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Fig. 4 läßt ohne weiteres erkennen, daß die Wellung des Faltenfußes
eine in den bogenförmigen Eckbereichen wechselnde Faltenbreite hervorruft. Da die
Elastomer-Gewebebahn vor der Vulkanisation gut plastisch verformbar ist, kann man
diese so in die faltenförmigen Vertiefungen der Formplatte 24 hineindrücken bzw.
hineinrollen, daß sie überall an den Wandungen anliegt. Sorgt man dabei dafür, daß
an den Faltenkämmen außer deren kreisbogenförmigen Krümmung keine nennenswerte Verformung
erfolgt, so treten innerhalb der bogenförmigen Eckbereiche nur Stauchungen, aber
keine Dehnungen auf.
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Das in der Elastomerbahn eingebettete Gewebe macht diese Stauchungen
derart mit, daß auch die Fäden "gestaucht" werden;
hierbei handelt
es sich natürlich nicht um eine echte Stauchung, sondern um eine Verringerung des
Abstandes der Bindungspunkte, wobei die Fäden in irgendeiner Weise, bspw. regellos
S-förmig, innerhalb der Elastomerschicht von ihrer Achse abweichen. Die hierbei
unvermeidlichen örtlichen Unterschiede dieser "Stauchung" schaden wegen der Grobmaschigkeit
des Gewebes nicht. Würden die Fäden dagegen zu eng liegen, könnten sie beim "Stauchen"
übereinander oder eng aneinander geraten.
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Bei nachfolgender Dehnung, die zu einer Streckung der Fäden führt,
könnten dann örtliche #Gummibereiche überbeansprucht und zerstört werden, obwohl
die mittlere Verformung nicht zu groß ist.
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In der geschilderten und in Fig. 4 dargestellten Weise erfahren die
Kettfäden 15 eine unterschiedliche Wellung, deren Amplituden dem Abstand vom Faltenkamm
proportional, also am Faltenfuß am größten sind. Dabei behalten alle Kettfäden 15
ungefähr ihre ursprüngliche Länge; sie verformen sich auch nicht relativ zur Elastomer-Gewebebahn
4, sondern nur mit dieser zusammen.
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Durch die unterschiedlich stark verringerte Faltenbreite nach Fig.
4 werden dagegen die Schußfäden 14 mehr oder weniger stark "gestaucht". Während
die den inneren Kreisbogen (innere Bogenlänge 35).berührenden Schußfäden 14' keine
nennenswerte Längenänderung erfahren, werden die am weitesten davon entfernten Schußfäden
14" am stärksten verformt, wobei aber das Ausmaß der Stauchung eines Schußfadens
zwischen je zwei seiner Bindungspunkte ungefähr gleich ist.
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Fig. 5 zeigt eine mögliche Gewebeart, wie sie in der unvulkanisierten
Elastomer-Gewebebahn 4 nach Fig. 3 sowie in den im wesentlichen geraden Bereichen
des Faltenbalges nach Fig. 4 vorliegt. Fig. 6 läßt die oben beschriebenen Verformungen
erkenne, die ein solches Gewebe in den bogenförmigen Eckbereichen des Faltenbalges
erfährt.
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Fig. 7 stellt eine besonders vorteilhafte Variante der Ausführungsform
nach
Fig. 4 dar, bei der auch die Verformungen der Schußfäden 14 weitgehend kompensiert
werden. Während die Wellenlinie 35' nach Fig. 4 die innere Bogenlänge 35 nur von
außen berührt, liegen hier die Wellenlinien 35" und 35"' zu beiden Seiten der inneren
Bogenlänge 35. Dadurch würden normalerweise in den Schußfäden 14"' Dehnungen, in
14" "Stauchungen" auftreten.. Ordnet man nun von Falte zu Falte die Berge und Täler
der Wellen 35" und 35'" abwechselnd an, so daß bspw. alle Wellen 35" bei den "geraden",
alle Wellen 35"' bei den "ungeraden" Falten forlaufender Zählung auftreten, so werden
die einzelnen Schußfäden von den Stauchbereichen in die Dehnbereiche gezogen, ohne
daß sie ihre Länge nennenswert ändern. Lediglich die Kettfäden werden abwechselnd
etwas nach beiden Seiten gezogen, so daß sie nicht mehr genau der Linie der Faltenkämme
folgen, sondern in deren Richtung gesehen einen etwas schlangenlinienförmigen Verlauf
annnehmen.
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Da die Falten nicht in einer Querschnittsebene senkrecht zur Längsachse
des Gelenkfahrzeuges liegen, sondern beiderseits aus dieser heraustreten, verbleibt
die Wellung der Elastomer-Gewebebahn 4 nicht in einer Ebene. Vielmehr bilden sich
aus der Falten fläche heraustretende Wellungen der Elastomer-Gewebebahn und mit
ihr der Kettfäden. Diese Wellung ist am Faltenfuß am stärksten und nimmt gleichmäßig
zum Faltenkamm hin ab, wo keine solche säumliche Wellung mehr vorliegt, wie das
auch Fig. 8 verdeutlicht.
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Eine entsprechend der Fig. 2 aus zwei Elastomerschichten 12' und 12"
und einer Gewebeeinlage 13 durch Kalandrieren gebildete, unvulkanisierte Elastomer-Gewebebahn
4 zur Herstellung eines Faltenbalges bzw. einer Faltenbalghälfte 1 weist eine gestreckte
Länge 17 auf, welche auf die Umfangsabmessung des fertigen Faltenbalges bzw. der
fertigen Faltenbalghälfte 1 abgestimmt ist. Andererseits hat sie eine gestreckte
Breite 18, die von der jeweiligen Seitenlänge einer einzelnen Falte 3 und der Anzahl
der jeweils zu bildenden Falten 3 abhängig ist.
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Natürlich sind fertigungsbedingte Zugaben zum allseitigen Spannen
usw. zu berücksichtigen.
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Zur Herstellung eines Faltenbalges bzw. einer Faltenbalghälfte 1 gemäß
Fig. 1 aus einer unvulkanisierten, ebenen Elastomer-Gewebebahn 4 nach Fig. 3 wird
eine Formvorrichtung 19 benutzt, deren Grundaufbau aus den Fig. 14 bis 17 ersichtlich
ist. Diese Formvorrichtung 19 umfaßt ein Vulkanisiergestell 20, das auf einem Transportwagen
21 ruht sowie zugehörige Spannvorrichtungen 22', 22" und 23', 23".
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Das Vulkanisiergestell 20 weist eine entsprechend der Querschnitts
form einer Faltenbalghälfte 1 gebogene Formplatte 24 auf, die einen im wesentlichen
gerade verlaufenden Mittelabschnitt 25 sowie zwei ebenfalls im wesentlichen gerade
verlaufende Endabschnitte 26' und 26" hat, wobei der Mittelabschnitt 25 mit jedem
der Endabschnitte 26.' und 26" durch einen bogenförmigen übergangsabschnitt -27'
bzw. 27" einstückig verbunden ist. Die beiden Endabschnitte 26' und 26" verlaufen
dabei im wesentlichen im rechten Winkel zum Mittelabschnitt 25, wie das aus Fig.
14 deutlich hervorgeht.
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Fig. 15 läßt erkennen, daß die Formplatte 24 eine gleichmäßig faltenförmige
Profilierung aufweist, die sich ohne Unterbrechung jeweils vom Endabschnitt 26'
über den bodenförmigen Eckbereich 27', den ungefähr geraden Mittelabschnitt 25,
den bogenförmigen Eckbereich 27" und den Endabschnitt 26" erstreckt.
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Gemäß Fig. 14-16 sind jeweils in den Fußbereichen der faltenförmigen
Profilierung 28 Saugkanäle 29 in großer Zahl vorgesehen, die in Saugkammern 30 an
der Rückseite der Formplatte 24 münden. Die Saugkammern 30 werden dabei zwischen
der Formplatte 24 und einer an deren Rückseite gasdicht befestigten Wellblechtafel
31 gebildet.
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Zur Herstellung einer Faltenbalghälfte 1 gemäß Fig. 1 wird zunächst
eine ebene, unvulkanisierte Elastomer-Gewebebahn 4 gemäß Fig. 3 auf die Formplatte
24 des Vulkanisiergestells 20 gelegt, wie das aus Fig. 16 ersichtlich ist. Dabei
muß einerseits darauf geachtet werden, daß die Elastomer-Gewebebahn 4 die gesamte
Länge der Formplatte 24 überdeckt. Andererseits
soll sie aber auch
in Breitenrichtung, also quer zur Laufrichtung der faltenförmigen Profilierung 28
eine gleichmäßig ausgerichtete Lage haben. Daraufhin wird dann mit Hilfe eines Formwerkzeuges
32, welches ein auf die Form der faltènartigen Profilierung 28 abgestimmtes Fornirollenpaar
33 und einen Bedienungshandgriff 34 aufweist, die Elastomer-Gewebebahn 4 von der
Mitte der Formplatte 24 ausgehend in deren faltenartige Profilierung 28 hineingedrückt.
Hierdurch erhält dann die unvulkanisierte Elastomer-Gewebebahn 4 eine einerseits
an die Umrißform der Formplatte 24 und andererseits an deren faltenartige Profilierung
28 angepaßte Gestalt. Hierbei beginnt man zweckmäßigerweise mit mittleren Falten
u#nd formt dann nacheinander die Nachbarfalten, bis die seitlichen Randfalten erreicht
sind. Selbstverständlich ist es auch - vor allem zur Verhinderung von Handarbeit
- möglich, die Anbringung aller Falten in geradem Zustand der Elastomer-Gewebebahn
vorzunehmen und auf der Formplatte 24 im wesentlichen nur noch die bogenförmigen
Eckbereiche anzurollen.
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Sobald diese Formgebung abgeschlossen ist, werden die Spannvorrichtungen
22', 22" sowie 23', 23" gegen die Längs- und Querränder der Elastomer-Gewebebahn
4 angedrückt und diese damit rundum gegen die Formplatte 24 abgedichtet. Nunmehr
kann das die Elastomer-Gewebebahn tragende Vulkanisiergestell in eine Vulkanisierkammer
gefahren werden, in der die Vulkanisation bei einem Dampfdruck von bspw. 6 bis 8
bar, entsprechend 0 Temperaturen im Bereich zwischen etwa 150 und 180 C stattfindet.
Während der Vulkanisation wird in den Saugkammern 30 an der Rückseite der Formplatte
24 ein relativer Unterdruck erzeugt, so daß die verformte Elastomer-Gewebebahn exakt
die Konturen der Formplatte 24 annimmt und bei der Vulkanisation beibehält, die
eine Gestaltfixierung der Faltenbalghälfte 1 bewirkt.
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Das Einformen des Faltenprofils in'die ebene Elastomer-Gewebebahn
4 bereitet weder im Mittelabschnitt 25 noch in den beiden Endabschnitten 26' und
26" der Formplatte 24 Schwierigkeiten.
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Problematisch ist jedoch naturgemäß die Bildung des Faitenprofils
über die bogenförmigen Eckbereiche 27' und 27" der Formplatte 24 hinweg, weil dort
im Bereich der Faltenfüße eine andere Materialverformung eintritt als im Bereich
der Faltenkämme. Trotzdem gelingt in diesen bogenförmigen Eckbereichen 27' und 27
der Formplatte 24 eine problemlose plastische Formgebung der Elastomer-Gewebebahn
4.
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In den im wesentlichen geraden Abschnitten der Faltenbalghälfte wird
in die Elastomer-Gewebebahn entsprechend Fig 15 an den überall gleich tief liegenden
Formbereich für den Faltenfuß herangedrückt.
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In den bogenförmigen Eckbereichen weist die Formplatte 24 dagegen
ungleiche Tiefe auf, wie Fig 16 erkennen läßt. Dabei entspricht der Längenabstand
von Erhöhung zu Vertiefung dem Abstand von Wellenberg und Wellental der gewünschten
Wel-Lenlinie 35' des Faltenbalges nach Fig. 4. Die Flanken der Formplatte sind also
in den bogenförmigen Eckbereichen derart geformt, daß der Faltenfuß in Umfangsrichtung
gesehen wellenförmig wird, während die Flanken der Falten aus der Faltenfläche heraustretende
Wellen bekommen, die am Faltenfuß am stärksten sind und zum Faltenkamm hin auslaufen.
Zur Veranschaulichung sei ergänzt, daß man Fig. 4 auch als Ansicht auf die Formplatte
24 in Richtung des Pfeiles IV rechts in Fig. 16 auffassen kann. Fig. 14 zeigt ebenfalls
in den bogenförmigen Eckbereichen die Wellung am Faltenfuß der Formplatte 24.
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In entsprechend abgewandelter Weise läßt sich auch ohne weiteres die
Kontur fr einen Faltenbelag nach Fig. 7 erzeugen.
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Die Erhöhungen der Formplatte am Fuß einer Falte brauchen nur in einer
Flucht mit den tiefsten Stellen im jeweiligen Fuß der beiden Nachbarfalten zu liegen
und umgekehrt.
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In jedem Fall muß eine gleichmäßige Andrückung der Elastomer-Gewebebahn
an die teilweise gewellten Faltenflächen der Formplatte erfolgen. Dies kann bspw.
mittels Formrollen 33, die in Fig. 17 nur als prinzipielle Möglichkeit dargestellt
sind,
oder in anderer geeigneter Weise geschehen. Durch den Anschluß
von Saugkanälen 29 jeweils an der tiefsten Stelle der Wellung am Faltenfuß wird
dann die Fixierung in der "angerollten" Lage zugleich mit der Vermeidung von Lufteinschlüssen
erreicht. Das Ansaugen kann auch primär zur Verformung dienen, während Formwerkzeuge
nur ergänzende Funktionen haben.
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Nach Beendigung der Vulkanisation werden die Faltenbälge bzw.
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Faltenbalghälften 1 in der Länge auf Maß gescenitten und dabei auch
die Endstücke entfernt, mit denen an der Formplatte 24 die Spannvorrichtungen 22',
22" und 23', 23" zusammengewirkt haben. Wird ein Faltenbalg aus zwei gleichen Faltenbalghälften
1 gebildet, dann-werden diese, wie bereits beschrieben durch ein Zwischenstück 5
miteinander vereinigt. Dieses Zwischenstück 5 wird, wie aus Fig. 9 hervorgeht, durch
Kleben oder Anvulkanisieren mit den beiden Faltenbalghälften 1 verbunden, und zwar
dergestalt, daß seine beiden Überlappungabschnitte 7' und 7" mit ihren Verbindungsfalten
8 großflächig in die Falten 3 der Faltenbalghälften 1 übergreifen.
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Fig. 9 macht deutlich, daß die Verbindungsfalten 8 des Zwischenstücks
5 durch den mittigen Dehnungswulst 6 unterbrochen sind.
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Die kammartige Auswölbung des Dehnungswulstes 6 macht es möglich,
daß sich die Breite eines zwischen zwei aneinander angelenkten Fahrzeuteilen eingebauten
Faltenbalges verringern kann, wenn das Gelenkfahrzeug durch enge Kurven fährt. Dabei
braucht der Dehnungswulst nur eine geringe Faltung aufzuweisen, da er lediglich
bei Fahrten über Straßenbuckel etwas in Fahrtrichtung gedehnt wird, aber nicht durch
reine Kurvenfahrt.
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Aus Fig. 10 ist noch ersichtlich, daß die Randfalten eines Faltenbalges
mit einer Drahtseileinlaye 41 versehen werden können. Wenn eih Faltenbalg aus zwei
Faltenbalghälften zusammengesetzt wird, ist es aber nicht möglich, eine solche Drahtseileinlage
41 einstückig mit einzuvulkanisieren. Es muß also entweder je eine Drahtseileinlage
in jede Randfalte einer Faltenbalghälfte 1 einvulkanisiert werden, wobei dann eine
Koppelung
der beiden Seileinlagen an den Stoßstellen nötig wird.
Eine andere Möglichkeit besteht jedoch darin, Hohlräume sowohl in die Randfalten
der Faltenbalghälften 1 als auch in die Randfalten des Zwischenstückes 5 einzuvulkanisieren
und nach dem Fertigstellen des Faltenbalges eine durchgehende Drahtseileinlage in
diese Hohlräume einzubeziehen. Im unteren Bereich des Zwischenstücks 5 können erforderlichenfalls
Zugstreben vorgesehen werden, um einem seitlichen Auseinanderziehen der beiden Faltenbalghälften
entgegenzuwirken.
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Falls für die Aufnahme der Drahtseileinlage 41 eine Verstärkung der
Randfalten nötig ist, so könnte dies in der aus Fig.
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10 ersichtlichen Weise durch eine doppelte Gewebeeinlage oder eine
doppelte Elastomer-Gewebebahn geschehen.
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Selbstverständlich könnten auch wie bei bisherigen Ausführungen Versteifungsprofile
aus Aluminium oder anderem Werkstoff nachträglich auf den Faltenkämmen angebracht
werden, wenn man im übrigen die bisherige Bauweise beibehalten will, jedoch die
Herstellung der Faltenbälge rationeller gestalten und ihre Dehnbarkeit verbessern
will.
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Andererseits ist es möglich, Gummi- oder Kunststoffprofile gleich
bei der Vulkanisierung, also ohne zusätzlichen Arbeitsgang, auf den Faltenkämmen
zu befestigen, ja bspw. diese mit anzuvulkanisieren. Eine solche Verstärkung könnte
zum mechanischen Schutz der außenliegenden Faltenkämme zweckmäßig sein.
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Für die einstückige erstellung von Faltenbälgen bzw.
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Faltenbalghälften reicht es ohne weiteres aus, Elastomer-Gewebebahnen
4 zu benutzen, die eine Schichtdicke von etwa 1 mm haben.
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Für die Herstellung von faltenlosen, elastischen Verbindungsbälgen,
wie sie bspw. bei Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeugen zum Einsatz gelangen sollen,
sind hingegen Elastomer-Gewebebahnen 4 von größerer Schichtdicke, bspw. von 4 mm,
notwendig.
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Wie eine solche Elastomer-Gewebebahn 4 ausgestaltet werden kann, ist
aus den Fig. 11 bis 13 der Zeichnung ersichtlich.
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Auch hier besteht die Elastomer-Gewebebahn 4 aus zwei Elastomerschichten
12 und 12" sowie einer Gewebeeinlage 13, die ebenfalls grobmaschig sein kann. Abweichend
von der Elastomer-Gewebebahn nach den Fig. 2 und 3 sind jedoch bei der Elastomer-Gewebebahn
4 nach den Fig. 11 bis 13 die beiden Elastomerschichten 12'und 12" an ihren einander
zugewendeten Flächen zueinander komplementär wellenförmig vorprofiliert, wie das
besonders deutlich der Fig. 13 entnommen werden kann. Vor dem Zusammenführen der
beiden Elastomerschichten 12' und 12" wird zwischen diese die Gewebeeinlage 13 eingeführt,
wobei diese innerhalb der Elastomer-Gewebebahn 4 den entsprechend wellenförmigen
Verlauf beim Einlegen einnimmt und nach dem Kalandrieren nur geringfügig verändert
beibehält, wie das den Fig. 11 und 12 entnommen werden kann.
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Vorzugsweise erstreckt sich der Wellenzug der Elastomerschichten 12'und
12" in Querrichtung der Elastomer-Gewebebahn 4, während das Wellenprofil in deren
Längsrichtung verläuft.
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In manchen Fällen kann es sich auch als zweckmäßig erweisen, wenn
im Bereich einzelner Wellenberge wenigstens einer Elastomerschicht 12iDrahteinlagen
42 vorgesehen werden, die sich in Längsrichtung des Wellenprofils erstrecken. Diese
Drahteinlagen 42 behindern die Dehnfähigkeit der gewellten Gewebeeinlagen 13 in
Richtung der Wellenachse nicht. Sie dienen aber als Versteifung für die elastischen
Verbindungsbälge und können bei der Formgebung dieser elastischen Verbindungsbälge
vor oder nach dem Vulkanisieren ohne weiteres gebogen werden. Dadurch lassen sich
faltenlose Verbindungsbälge
formen, deren äußere Abmessungen Fig.
1 ähneln, vorzugsweise mit doppeltem Umfang, also beide Hälften einstückig entsprechend
Anspruch 8 für Faltenbälge. Die Drahteinlagen verlaufen dann in Umfangsrichtung
und stabilisieren den vor allem in Fahrtrichtung verformbaren Verbindungsbalg derart,
daß dessen Unterstützung an nurwenigen Stellen, bevorzugt im Dachbereich, erforderlich
wird.