DE3603389A1

DE3603389A1 - Faltenbalg

Info

Publication number: DE3603389A1
Application number: DE19863603389
Authority: DE
Inventors: Hans-Heinrich Dipl In Welschof; Rudolf Dipl Ing Beier
Original assignee: Loehr and Bromkamp GmbH
Current assignee: GKN Loebro GmbH
Priority date: 1986-02-05
Filing date: 1986-02-05
Publication date: 1987-08-20
Also published as: FR2593875B1; BR8700351A; DE3603389C2; FR2625280A1; JPH0562649B2; IT1207761B; JPH0356715A; FR2593875A1; GB8701812D0; GB2186037B; US4747805A; IT8705103A0; IT8706904V0; JPS62184226A; GB2186037A; ES2002242A6; FR2625280B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Faltenbalg, insbesondere aus spritz- oder spritzgießfähigem Kunststoff, zum Überbrücken und Abdichten des freien Raumes zwischen treibendem und getriebenem Teil eines Gleichlaufdrehgelenkes oder dgl., bei welchem das Übertragen des Drehmomentes mittels Wälzkörpern erfolgt, die mit dem sie haltenden Käfig auf halbem Beugewinkel führbar sind, wobei der Faltenbalg einerseits am treibenden und andererseits am getriebenen Teil des Gelenkes befestigt ist und ihn umfangende, rotationssymmetrisch ausgebildete Fixier- bzw. Sicherungsmittel vorgesehen sind.

In der DE-OS 23 34 480 wurde bereits eine Universalgelenkkupplung vorgeschlagen, bei der der freie Raum zwischen treibendem und getriebenem Gelenkteil mittels eines Faltenbalges überbrückt wird. Der Faltenbalg ist bei diesem Lösungsvorschlag relativ aufwendig ausgebildet. Er besteht dabei aus zwei in Radialrichtung übereinander angeordneten und in Axialrichtung unterschiedlich langen Falten mit relativ großen Übergangsradien. An der Übergangsstelle von der einen zur anderen Balgfalte erfordert der Lösungsvorschlag einen ringförmigen, abgestuften inneren Ansatz, mit dem er sich in einer korrespondierend ausgebildeten Ausnehmung des die Kugeln aufnehmenden und führenden Käfigs abstützt.

Auch die Montage eines solchen Faltenbalges ist recht aufwendig, zumal er einerseits am Gelenk-Innenteil einer Spannbandbefestigung bedarf, andererseits sein ringförmiger Ansatz mit dem Ansatz des Käfigs in Eingriff zu bringen ist, und schließlich eine ring- bzw. rotationsförmige, relativ langbauende Blechhülse auf das Balgäußere aufgeschoben werden muß, deren dem Gelenk-Außenteil zugekehrtes und mit einem ringförmigen Wulst oder dgl. versehenes Ende in einer außen am Gelenk-Außenteil besonders vorgesehenen Ringnut, Ausnehmung oder dgl. sichernd in Eingriff gebracht werden muß.

Unberschadet des für den Faltenbalg erforderlichen Herstellungs- und Montageaufwandes mag dieser bei dem Vorschlag nach DE-OS 23 34 480 die in ihn gesetzten Erwartungen erfüllen, zumal er aus Kautschuk oder aus einem ähnlichen flexiblen Werkstoff besteht und infolge seiner Verformbarkeit Winkelbewegungen sowie Axialverschiebungen der Welle relativ zum Außenteil aufzunehmen vermag. Indes wird er heutigen hohen Forderungen sowohl vom Kostenaufwand als auch von seiner geometrischen Konfiguration sowie von seiner Werkstoffwahl her keineswegs gerecht.

Der Faltenbalg-Ausbildung nach DE-OS 23 34 480 sind im übrigen auch dadurch Grenzen gesetzt, daß nicht akzeptable, weil die Gelenk-Lebensdauer verkürzende Ölverluste zu befürchten sind bzw. daß diese Balg-Ausbildung ihre Effizienz bestenfalls bei Verwendung von Schmierfett anstelle von Öl erreicht.

Demgegenüber soll mit der vorliegenden Erfindung die Aufgabe gelöst werden, einen Faltenbalg zu schaffen, dessen Falten hinterschnittfrei sind, um ihn aus einem Werkstoff von relativ geringerer Elastizität, etwa auf dem Wege des Kunststoff- Spritzens bzw. Spritzgießen herstellen zu können. Weiterhin soll die Aufgabe gelöst werden, den Faltenbalg im Sinne maschineller Montage ohne Spannbänder oder Schlauchbinder auf den Gelenkteilen zu befestigen. Dabei sollen, als weiteres Ziel der Erfindung, besondere Arbeitsoperationen am Gelenk- Außenteil, etwa das Anbringen einer Ringnut oder dgl. vermieden bleiben. Beim Befestigen des Faltenbalges soll zugleich eine genaue axiale Positionierung gewährleistet sein, wobei die erforderlichen Mittel zugleich derart auszubilden sind, daß sie für das damit auszurüstende Fahrzeug eine Teilfunktion eines Anti-Blockier-Systems (ABS) zu übernehmen vermögen.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die Falten des Balges im wesentlichen sägezahnförmig angeordnet sind, wobei die nach innen gestülpte, dem äußeren Gelenkteil zugekehrte Faltenseite zumindest angenähert parallel zur Mittelachse verläuft und über eine definierte Strecke dichtend auf der treibenden Welle anliegt, während die andere, äußere Faltenseite eine radiale Schulter aufweist, die an der korrespondierend ausgebildeten Stirnfläche des Gelenkaußenteils dichtend anliegt, und der an die Radialschulter anschließende Axialabschnitt des Balges sich auf dem äußeren Umfang des Gelenkaußenteils dichtend abstützt und von einer rotationssymmetrischen, ihre Eigenelastizität ausnutzenden und relativ dünnen Kappe sichernd umfangen ist.

In weiterer Ausgestaltung dieses die vorgeschlagene Erfindung tragenden Gedankens besteht ein wesentliches Merkmal darin, daß die nach innen gestülpte Faltenseite des Balges befestigungsmittellos derart ausgebildet ist, daß die Stulpe in ihrer Länge bis zur axialen Begrenzung des Gelenk-Innenteils reicht.

Eine erfindungsgemäße Alternative zur vorstehenden Lösung besteht darin, daß die nach innen gestülpte Faltenseite des Balges befestigungsmittellos derart ausgebildet ist, daß die Stulpe in ihrer Länge noch vor der axialen Begrenzung des Gelenk-Innenteils endet und der dazwischen liegende Raum mittels einer Hülse oder dgl. überbrückbar ist.

Dieser Lösungsvorschlag erfährt weitere sinnvolle Ausgestaltung dadurch, daß die Hülse aus Pappe, Kunststoff oder dgl. besteht und ggf. längsgeschlitzt ist.

Ein weiteres wesentliches Merkmal mit der Lehre der konkreten Ausgestaltung der dem Befestigen des Faltenbalges auf dem Gelenk-Außenteil bewirkenden Kappe besteht erfindungsgemäß darin, daß zum dichtenden Fixieren sowohl des radialen als auch des axialen Faltenbalgabschnittes am Gelenk-Außenteil eine Kappe vorgesehen ist, deren innerer Durchmesser kleiner ist als der Spanndurchmesser des Gelenk-Außenteils.

Weiter sinnvolle Ausgestaltung erfährt die vorgeschlagene Erfindung dadurch, daß der Faltenbalg insbesondere in seinem Einspannbereich am Gelenk-Außenteil mit die Eigenelastizität erhöhenden und über den Durchmesser umfangsverteilten Ausnehmungen, Durchbrüchen oder dgl. versehen ist.

Ergänzt und vervollkommnet wird die vorgeschlagene Erfindung schließlich noch durch das relevante Merkmal, daß die Kappe zugleich als Sensorring für ein Anti-Blockier-System (ABS) dient und entsprechend mit Durchbrüchen bzw. mit einer zahnartigen Außenkontur versehen ist.

Es erscheint notwendig, hier zunächst, die mit Faltenbälgen konventioneller Bauart und dementsprechender geometrischer Konfiguration einhergehenden Mängel, Nachteile und Grenzen näher aufzuzeigen, um sodann daran die mit der vorliegenden Erfindung einhergehenden Vorteile zu messen:

Die Täler herkömmlicher Faltenbälge weisen in der Regel einen deutlich kleineren Durchmesser als die zugehörigen Faltenspitzen auf. Dies bedeutet, daß ein deutlicher Hinterschnitt gegeben ist. Da für derartige Faltenbälge üblicherweise hochelastische Werkstoffe, etwa Gummi bestimmter Shore-Härte, Verwendung finden, ist es ohne weiteres möglich, derartige Faltenbälge aus Werkzeugen mit Innen- und Außenteil zu entformen. Dabei können optimale Faltenbalg-Wandstärken im Verhältnis zur Außenkontur gewählt werden. Die auf diese Weise hergestellten Faltenbälge sind indes recht empfindlich gegen Verletzungen, etwa durch Steinschlag. Hinzu kommt auch, daß solche Faltenbälge eine schlechte Drehstabilität aufweisen.

Werden anstelle hochelastischer Werkstoffe solche harter und unelastischer Natur verwendet, so ist eine Faltenbalg-Herstellung aus einem derartigen Stoff nur unter Anwendung sog. Blasverfahren möglich, was wiederum eine teilbare Außenform bedingt. Bei der Anwendung eines solchen Arbeitsverfahrens ist eine exakte Abstimmung der Wandstärke des Faltenbalges im Verhältnis zu dessen Außenform nicht möglich. Die Wandstärke der Faltenspitzen sind hierbei in der Regel dünner als die der Faltentäler. Dies führt zu erhöhten Spannungen sowie auch zu einem unausgeglichenen Verformungsverhalten.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung bestehen demgegenüber in einem hinterschnittfreien Faltenbalg mit mehreren Falten. Als Werkstoff hierfür kann ein Kunststoff von relativ geringer Elastizität, etwa ein Kunststoff, wie er unter dem Handelsnamen HYTREL bekannt ist, Anwendung finden. Dieser läßt sich ohne weiteres auf dem Wege des Spritzens oder Spritzgießens verarbeiten. Die Wandstärken solcherart Faltenbälge lassen sich so wählen, daß sich optimale Spannungsverhältnisse und Verformungen ergeben; unter Anwendung des beispielsweise erwähnten Spritzgießverfahrens kann mit zweigeteilten Formen gearbeitet werden.

Selbstverständlich erschöpfen sich die mit der vorgeschlagenen Erfindung einhergehenden Vorteile nicht allein schon in den vorstehend genannten. Ebenso vorteilhaft erweist sich bei dem Faltenbalg-Innenteil, dieses bis an das Gelenk heranzuführen. Hierdurch wird eine Befestigung des Balges mittels Schlauch- oder dgl. Binder bzw. mittels besonderer Wülste auf der Welle vollkommen entbehrlich. Zudem läßt sich unter Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung eine einwandfreie axiale Positionierung des Balges auf der Welle gewährleisten.

Alternativ hierzu ist es ebenso vorteilhaft, den Axialanschlag des kleineren Faltenbalgdurchmessers unter Benutzung einer auf der Welle aufgeschobenen Hülse zu gewährleisten. Derartige, beispielsweise aus Pappe oder Kunststoff bestehende Hülsen können geschlitzt sein, um sie leichter auf die Welle zu bringen. Mittelbar ergibt sich hieraus der weitere Vorteil des Einsparens von Kunststoff-Material beim Faltenbalg.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei der Erfindung auch durch die Art der Befestigung des im Durchmesser größeren Faltenbalg- Endes auf dem zylindrisch ausgebildeten Gelenk-Außenteil: Die Befestigung erfolgt mittels einer einfach herzustellenden und demzufolge billigen Blechkappe. Deren axiale Befestigung geschieht über die radiale Vorspannung bzw. unter Ausnutzung der der Kappe innewohnenden Eigenelastizität auf dem Gelenk-Außenteil bzw. der Kappe und des Faltenbalgs zum Gelenk-Außenteil. Zum Zwecke axialer Festlegung erweist es sich bei der vorgeschlagenen Erfindung als weiterer Vorteil, die Planfläche der Blechkappe so auszuführen, daß deren innerer Durchmesser kleiner ist als der Spanndurchmesser des Gelenk- Außenteils. Der Faltenbalg wird zudem, und zwar unter dem Gesichtspunkt großer Elastizität und Verformbarkeit im Einspannbereich, mit Ausnehmungen, Durchbrüchen oder dgl. versehen. Hieraus ergibt sich insgesamt der Vorteil völliger Dichtigkeit des Gelenkes gegen das Austreten des Schmiermittels, das wiederum eine größere Lebensdauer des Gelenkes zur Folge hat.

Vorteilhaft erweist sich im übrigen auch der erfindungsgemäße Vorschlag, die Blechkappe durch Anbringen von Durchbrüchen bzw. Anordnung einer zahnartigen Außenkontur zugleich als Sensorring für Zwecke eines Anti-Blockier-Systems (ABS) zu benutzen.

In den Zeichnungen ist die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt durch ein Gleichlaufdrehgelenk,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Faltenbalg,

Fig. 3 einen Teil-Längsschnitt ähnlich dem der Fig. 1, jedoch mit verkürztem inneren Balgteil, sowie schließlich

Fig. 4 einen Teil-Querschnitt durch einen Faltenbalg entsprechend Fig. 2.

Fig. 1 zeigt das Gelenk-Außenteil 1 a eines Gleichlaufdrehgelenkes 1, dessen treibende Welle mit 1 b bezeichnet ist. Der Faltenbalg 2 ist in noch näher zu beschreibender Weise einerseits am Gelenk-Außenteil 1 a und andererseits auf der treibenden Welle 1 b befestigt. Die Falten des Balges 2 sind im wesentlichen sägezahnförmig ausgebildet. Sie sind zudem frei von Hinterschneidungen. Der Faltenbalg 2 besteht vorzugsweise aus einem Werkstoff geringer Elastizität, etwa aus einem Werkstoff, wie er unter dem Handelsnahmen "HYTREL" bekannt ist. Ein weiteres wesentliches Erfordernis, das an den Werkstoff des Faltenbalges zu stellen ist, besteht darin, daß sich dieser auf dem Wege des Spritzens bzw. des Spritzgießens verarbeiten läßt. Hierdurch ist es möglich, zweigeteilte Formwerkzeuge zu benutzen.

Der Faltenbalg 2 weist eine innere, dem Gelenk-Außenteil 1 a zugekehrte Stulpe 2 a auf, die zumindest angenähert parallel zur Gelenk-Mittelachse 3 verläuft und über eine definierte Strecke "x" dichtend an der treibenden Welle 1 b anliegt. Die definierte Strecke "x" reicht dabei in ihrer Länge bis zur axialen Begrenzung des - nicht weiter dargestellten - Gelenk- Innenteils. Die andere, im Durchmesser größere Seite 2 b (Fig. 2) des Faltenbalges 2 weist eine Radialschulter 2 c auf, die an der korrespondierend ausgebildeten Stirnfläche 1 d des Gelenk-Außenteils 1 a dichtend anliegt. Der an die Radialschulter 2 c anschließende Axialabschnitt 2 d des Faltenbalges 2 stützt sich dichtend auf dem äußeren Umfang 1 e des Gelenk Außenteils 1 a ab.

Der Faltenbalg 2 wird im Bereich seiner Außenseite 2 b mit deren Radialschulter 2 c und Axialabschnitt 2 d mittels einer rotationssymmetrischen und relativ dünnen Blechkappe 3 sichernd umfangen. Der innere Durchmesser 3 a der Blechkappe 3 ist im Durchmesser etwas kleiner ausgebildet als der Spanndurchmesser des Gelenk-Außenteils 1 a.

Zum Zwecke der Vergrößerung der Dichtwirkung der Faltenbalg- Abschnitte 2 c, 2 d gegenüber dem Gelenk-Außenteil 1 a ist der Faltenbalg 2 insbesondere in seinem Einspannbereich am Gelenk- Außenteil 1 a mit die Eigenelastizität erhöhenden und über den Durchmesser umfangsverteilten Ausnehmungen, Durchbrüchen oder dgl. 2 e (Fig. 4) versehen.

Die Blechkappe 3 dient zugleich als Sensorring für ein an sich bekanntes Anti-Blockier-System (ABS). Sie ist zu diesem Zwecke mit Durchbrüchen 3 b bzw. mit einer - nicht dargestellten - zahnartigen Außenkontur versehen.

In Fig. 3 ist ein Gleichlaufdrehgelenk dargestellt, das weitgehend dem in Fig. 1 dargestellten entspricht und deshalb auch mit denselben Bezugszeichen versehen ist. Unterschiedlich ist jedoch, daß in Fig. 3 die innere Stulpe 2 a des Faltenbalges 2 in Axialrichtung kürzer ausgebildet ist als die in Fig. 1 bzw. Fig. 2. Zum Zwecke des Ausgleichs der Minderlänge der Stulpe 2 a bis zu der axialen Begrenzung im Gelenk- Innenteil ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Hülse 4 vorgesehen, die aus Pappe oder aber auch aus Kunststoff besteht. Sie ist ggf. längsgeschlitzt (nicht dargestellt). Dieser Längsschlitz bewirkt eine leichtere und bequemere Montage des Gleichlaufdrehgelenkes 1 derart, daß die Hülse in aufgeweitetem Zustand über den Umfang der treibenden Welle 1 b hinweggeschnappt werden kann. Infolge der der Hülse 4 innewohnenden Elastizität schließt sich deren Schlitz nach erfolgtem Aufsetzen auf die Welle 1 b selbsttätig.

BEZUGSZEICHENLISTE 1 Gleichlaufgelenk
1 a Gelenk-Außenteil
1 b Treibende Welle
1 c Gelenk-Mittelachse
1 d Stirnfläche
1 e Äußerer Umfang
2 Faltenbalg
2 a Innere Stulpe
2 b Außenseite
2 c Radialschulter
2 d Axialabschnitt
2 e Ausnehmung, Durchbruch
3 Blechkappe
3 a Innerer Durchmesser der Blechkappe
3 b Durchbrüche der Blechkappe
4 Hülse

Claims

1. Faltenbalg, insbesondere aus spritz- oder spritzgießfähigem Kunststoff, zum Überbrücken und Abdichten des freien Raumes zwischen treibendem und getriebenem Teil eines Gleichlaufdrehgelenkes oder dgl., bei welchem das Übertragen des Drehmoments mittels Wälzkörpern erfolgt, die mit dem sie haltenden Käfig auf halbem Beugewinkel führbar sind, wobei der Faltenbalg einerseits am treibenden und andererseis am getriebenen Teil des Gelenkes befestigt ist, und ihn umfangende, rotationssymmetrisch ausgebildete Fixier- bzw. Sicherungsmittel vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Falten des Balges (2) im wesentlichen sägezahnförmig angeordnet sind, wobei die nach innen gestülpte, dem äußeren Gelenkteil (1 a) zugekehrte Faltenseite (2 a) zumindest angenähert parallel zur Mittelachse (1 c) verläuft und über eine definierte Strecke "x" dichtend an der treibenden Welle (1 b) anliegt, während die andere, äußere Faltenseite (2 b) eine radiale Schulter (2 c) aufweist, die an der korrespondierend ausgebildeten Stirnfläche (1 d) des Gelenkaußenteils (1 a) dichtend anliegt, und der an die Radialschulter (2 c) anschließende Axialabschnitt (2 d) des Balges (2) sich auf dem äußeren Umfang (1 e) des Gelenkaußenteils (1 a) dichtend abstützt und von einer rotationssymmetrischen, ihre Eigenelastizität ausnutzenden und relativ dünnen Kappe (3) sichernd umfangen ist.

2. Faltenbalg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach innen gestülpte Faltenseite (2 a) des Balges (2) befestigungsmittellos derart ausgebildet ist, daß die Stulpe (2 a) in ihrer Länge bis zur axialen Begrenzung des Gelenk-Innenteils reicht.

3. Faltenbalg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach innen gestülpte Faltenseite (2 a) des Balges (2) befestigungsmittellos derart ausgebildet ist, daß die Stulpe (2 a) in ihrer Länge noch vor der axialen Begrenzung des Gelenk-Innenteils endet und der dazwischen liegende Raum mittels einer Hülse oder dgl. (4) überbrückbar ist.

4. Faltenbalg nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (4) aus Pappe, Kunststoff oder dgl. besteht und ggf. längsgeschlitzt ist.

5. Faltenbalg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum dichtenden Fixieren sowohl des radialen als auch des axialen Faltenbalgabschnittes (2 c, 2 d) am Gelenk-Außenteil (1 a) eine Kappe (3) vorgesehen ist, deren innerer Durchmesser (3 a) kleiner ist als der Spanndurchmesser des Gelenk-Außenteils (1 a).

6. Faltenbalg nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieser insbesondere in seinem Einspannbereich am Gelenk-Außenteil (1 a) mit die Eigenelastizität erhöhenden und über den Durchmesser umfangsverteilten Ausnehmungen, Durchbrüchen oder dgl. (2 e) versehen ist.

7. Faltenbalg nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (3) zugleich als Sensorring für ein Anti- Blockier-System (ABS) dient und entsprechend mit Durchbrüchen (3 b) bzw. mit einer zahnartigen Außenkontur versehen ist.