DE4142194C2 - Faltenbalg - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Faltenbalg aus elastischem Werk­ stoff, bei dem die Flanken seiner Falten einen nach innen öff­ nenden Winkel einschließen.

Faltenbälge dieser Art haben die Eigenschaft, daß in funktions­ bedingten Strecklagen, bei denen die Faltenflanken entsprechend weit auseinander gezogen sind, die Balgfalten nach innen fallen und nicht selbsttätig wieder in ihre Normalform zurückfedern, wenn die auf den Faltenbalg ausgeübte Zugspannung nachläßt.

Außerdem können Balgfalten bei entspanntem Faltenbalg bei­ spielsweise unter Fremdeinwirkung derart stark eingebeult wer­ den, daß ihr Faltenkamm am Ort solcher Einbeulungen über einen Totpunkt nach innen schnappt. Auch in diesem Falle erfolgt keine selbsttätige Rückstellung in die Faltenausgangslage.

Aus der DE-AS 25 05 542 ist bereits ein Faltenbalg der eingangs erläuterten Ausbildung mit der Eigenschaft bekannt, oben er­ läuterte Deformationen seiner Falten selbsttätig wieder rück­ gängig zu machen. Dies soll dadurch erreicht werden, daß in den Kamm seiner Falten jeweils eine Umfangsnut eingeformt ist und der dadurch im Querschnitt gesehen konkav verlaufende Wan­ dungsteil der Faltenkämme eine geringere Wandstärke als die ihnen zugeordneten Faltenflanken aufweist.

Ferner sind aus der US-PS 5 051 105 verschiedene Faltenbalgaus­ führungen für die Abdeckung des Überganges zwischen dem Gehäuse einer Zahnstangenlenkung und den seitlich desselben liegenden, an den über das Gehäuse hinausgeführten Enden der Zahnstange gelenkig angelenkten Lenkspurstangen bekannt. Hierbei besteht die Besonderheit, daß das Gehäuse einen erheblich größeren Durchmesser aufweist als die jeweilige Lenkspurstange, so daß der Faltenbalg an seinen beiden Enden im Durchmesser ent­ sprechend unterschiedliche Anschlagsflansche aufweisen muß.

In einer der bekannten Ausführungen (Fig. 1) wird der Anschluß des Faltenbalges am lenkspurseitigen, also im Durchmesser klei­ neren Ende dadurch verwirklicht, daß die außenliegende, den Ab­ schluß bildende Flanke der letzten Falte radial nach innen ver­ längert ist, derart, daß ihr Innendurchmesser dem Lenkspurstan­ gendurchmesser entspricht. Dabei ist die radial nach innen ver­ längerte Flanke in der Wand sich radial nach innen verstärkend ausgeführt, so daß sie trotz ihrer relativ großen radialen Höhe die notwendige axiale Steifigkeit hat. Aufgrund dieser Steifig­ keit bildet die letzte Falte quasi einen Anschlagring für die nachfolgenden Falten.

In einer anderen Ausführung (Fig. 2) soll eine Funktion er­ reicht werden, bei der die letzte Flanke lediglich in ihrem ra­ dial inneren, radial innerhalb des Innenumfanges der Balgfalten liegenden Ringbereich verstärkt ausgeführt ist und einen Tragring bildet, der eine zusätzliche Aussteifung durch einen axialen Ringabsatz im Übergang zum radial äußeren Ringbereich erfährt, welcher den den übrigen Balgfalten entsprechenden Ab­ schnitt bildet.

Schließlich ist es aus der DE-OS 28 39 336 bekannt, einen Balg so zu gestalten, daß die Kompressionslänge des Balges möglichst gering wird. Hierzu weisen aufeinanderfolgende Falten unter­ schiedlich große Durchmesser auf, so daß bei einer axialen Kom­ pression des Balges die Balgscheitel aufeinander folgender Balgfalten nicht aufeinander treffen, sich vielmehr ineinan­ derschieben können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine weitere Balgkonstruktion aufzuzeigen, die bei einem Faltenbalg in einer Ausbildung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ein selbsttätiges Zu­ rückstellen eingebeulter bzw. nach innen gefallener Balgfalten sicherstellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenig­ stens eine Flanke einer Balgfalte, in Umfangsrichtung verlau­ fend, stufig abgesetzt ist.

Durch eine derartige Ausbildung einer Faltenflanke wird in dieser ein nachgiebiger Bereich geschaffen, durch den bei Balgbewegungen in der Faltenflanke entstehende Spannungen erheblich reduziert und somit ihre Flexibilität entsprechend erhöht wird.

Die sich bei Einstülpen von Balgfalten einstellenden Span­ nungsunterschiede in deren Flanken bewirken dabei ein selbst­ tätiges Zurückfedern in deren Normallage. Dies erfolgt auch dann, wenn mehrere Balgfalten gleichzeitig eingestülpt worden sind.

Des weiteren wird beim Auseinanderziehen von Balgfalten beim Beugen oder Strecken des Faltenbalges in Axialrichtung das Nachinnenfallen von Balgfalten vermieden.

Die Erzeugung von Rückstellkräften in den Balgfalten wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung noch begünstigt, sofern deren beiden Flanken jeweils stufig abgesetzt sind. Dabei erfordert insbesondere auch diese Ausführungsform keinen zusätzlichen Bauraum, da bei auf Block gehen der Balgfalten sich die Faltenflanken, die Stufen zwischen sich aufnehmend, entsprechend nach innen verformen.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Faltenbalges erlaubt es, diesen aus Kunststoff gleich vorteilhaft sowohl im Spritz- als auch Blasverfahren herzustellen.

Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Ge­ genstand von Unteransprüchen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dar­ gestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt eines Faltenbalgs, dessen Falten lediglich an einer Flanke eine erfindungsgemäß vorgesehene Stufe aufweisen,

Fig. 2 eine Darstellung des Faltenbalgs gemäß Fig. 1, dessen Falten auf Block sitzen,

Fig. 3 einen Teillängsschnitt eines Faltenbalgs, an dessen Falten jeweils eine Stufe angeformt ist,

Fig. 4 eine Darstellung des Faltenbalgs gemäß Fig. 3, dessen Falten auf Block sitzen,

Fig. 5 einen Teilquerschnitt eines weiteren Faltenbalgs, bei dem die an einer Flanke vorgesehene Stufe in Umfangsrichtung unterbrochen ist,

Fig. 6 eine Darstellung ähnlich Fig. 5, wobei die stufig ausgebildete Faltenflanke Stufenteilstücke mit unterschiedlichen Radialabständen aufweist,

Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII der Fig. 6.

Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Faltenbalg ist aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere Elastomer, gefertigt und ist vorzugsweise im Blasverfahren hergestellt. Er weist eine Vielzahl von sich aneinander anschließenden Balgfalten 10 auf, deren Flanken 12 und 14 einen nach innen öffnenden Winkel einschließen.

Die Flanken 12 und 14 gehen außen ineinander über und bilden dabei einen Faltenkamm 16. Im Faltengrund 18 gehen sie jeweils in eine Flanke 12 bzw. 14 einer benachbarten Balgfalte 10 über.

An eine der Flanken 12 bzw. 14 jeder Balgfalte 10, vorzugsweise an die auf der gleichen Seite der Balgfalten 10 liegenden Flan­ ken 12 ist jeweils eine sich in Faltenumfangsrichtung erstrecken­ de Stufe 20 angeformt. Diese ist im Querschnitt sägezahn­ förmig ausgebildet, wobei die Zahnspitze 20′ vorzugsweise nach außen und vom Faltengrund 18 weggerichtet ist. Des weiteren ist die Stufe 20 vorzugsweise oberhalb der halben Flankenhöhe vor­ gesehen.

Das sich an die Flankenstufe 20 anschließende und sich in Richtung auf den Faltengrund 18 erstreckende Flankenteilstück 12′ ist vorzugsweise steiler angestellt als das außenliegende Flankenteilstück 12′′.

Durch die Anordnung der Stufe 20 erhält das zwischen dieser und dem Faltenkamm 16 vorhandene Flankenteilstück 12′′ eine gegen­ über dem restlichen Flankenteilstück 12′ erheblich größere Nachgiebigkeit.

Werden die Balgfalten 10 beispielsweise durch Beugen des Fal­ tenbalges über einen segmentförmigen Abschnitt ihres Umfanges stark gestreckt, wölbt sich schließlich das zwischen Stufe 20 und Faltenkamm 16 vorhandene Flankenteilstück 12′′ zusammen mit der anderen Flanke 14 im Kammbereich der Balgfalte 10 quer zu deren Umfangsrichtung bereichsweise nach radial außen aus, wo­ durch ein Nachinnenfallen gestreckter Faltenbereiche wirksam verhindert wird.

Bei einer radial nach innen gerichteten, Balgfalten 10 örtlich deformierenden Kraft übernimmt hingegen die Stufe 20 im Bereich des Kraftangriffspunktes am Faltenkamm 16 Gelenkfunktion, wobei unter dem punktuellen Einwirken der deformierenden Kraft die die Stufe 20 aufweisende Flanke 12 lediglich im Bereich zwi­ schen Stufe 20 und Faltenkamm 16 entsprechend radial nach innen eingedellt wird, während deren anderes Flankenteilstück 12′ verhältnismäßig steif bleibt und im Bereich der Delle in Rich­ tung auf die andere Flanke 14 gezogen und dabei noch entspre­ chend vorgespannt wird.

Zugleich wird beim Deformieren der Balgfalte 10, ausgehend vom kammseitigen Kraftangriffspunkt, die Flanke 14 zunächst suk­ zessive über ihre gesamte Flankenhöhe bauchig ausgewölbt, wobei diese Flanke 14 im Faltengrund 18 dabei in Richtung auf die benachbarte Falte bzw. zur Seite hin ausweicht.

Ab einer bestimmten Eindelltiefe klappt dann die Flanke 14 nach innen ein, wobei sie am Faltengrund 18 weiter in Richtung auf die Nachbarfalte 10 ausweicht und dabei verstärkt vorgespannt wird. Dies hat zur Folge, daß der partiell nach innen verformte Faltenkamm 16 im Eindellbereich in Richtung auf die Stufe 20 ausgelenkt wird, was eine weitere Erhöhung der Vorspannung des Flankenteilstückes 12′′ zur Folge hat.

Die Faltenflanken 12 und 14 werden somit einer derart asymme­ trischen Vorspannung unterworfen, daß bei Freigabe der Balg­ falte 10 diese selbsttätig wieder in ihre Normallage zurück­ schnellt. Dies ist auch dann der Fall, wenn gleichzeitig meh­ rere Balgfalten 10 stark eingedrückt worden sind.

Die Flankenrückstellung läßt sich dabei durch die steilere An­ stellung des Flankenbereiches 12′ und/oder, wie in Fig. 1 strichpunktiert angedeutet, noch dadurch begünstigen, daß die Wandstärke beider Flanken 12 und 14 etwa ab Höhe Stufe 20 in Richtung auf den Faltengrund 18 zunimmt und in den Faltenkamm 16 ggf. noch eine Umfangsrille 22 eingeformt ist.

Die in Fig. 3 gezeigte Konstruktionsvariante zeichnet sich da­ durch aus, daß auch die Faltenflanke 14 eine vorzugsweise der Stufe 20 gegenüberliegend, nach außen gerichtete, im Quer­ schnitt sägezahnförmige Stufe 24 aufweist.

In Abweichung der dargestellten Ausführungsformen kann es des weiteren vorteilhaft sein, mindestens eine der Faltenflanken 12 bzw. 14 in Hochrichtung mit zwei im Abstand voneinander ange­ ordneten Flankenstufen auszustatten.

Die Fig. 2 und 4 veranschaulichen die Blocklage der Balg­ falten 10 beider Balgausführungsformen. Sie zeigen, daß die angeformten Stufen 20 bzw. 20 und 24 keinen zusätzlichen Bau­ raum beanspruchen, in dem diese, insbesondere durch ihre sägezahnförmige Gestaltung ihres Querschnittes, in die Balg­ falten 10 entsprechend eingelegt werden.

Wie Fig. 5 zeigt, kann die Flankenstufe in Balgumfangsrichtung auch unterbrochen ausgebildet sein. In diesem Falle sind somit segmentförmige Stufenabschnitte 26 vorgesehen.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Konstruktionsvariante, bei der einander folgende Stufenabschnitte 26 auf unterschiedlichen Radien liegen und auf Lücke zueinander angeordnet sind.

Claims (13)

1. Faltenbalg aus elastischem Werkstoff, dessen Balgfalten gestufte Abschnitte und einen nach innen öffnenden Winkel einschließende Flanken aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Flanke (12) einer Balgfalte (10), in Umfangsrichtung verlaufend, eine im Querschnitt sägezahnförmige Stufe (20) aufweist und die gestuften Flanken (12) der Balgfalten (10) zumindest an den auf der gleichen Seite der Balgfalten (10) liegenden Flanken (12) vorgesehen sind, wobei das sich an die Flankenstufe (20) anschließende und sich in Richtung auf den Faltengrund (18) erstreckende Flankenteilstück (12′) steiler angestellt ist als das zwischen Flankenstufe (20) und Faltenkamm (16) liegende Flankenteilstück (12′′) und die Flankenstufe (20) eine größere Nähe zum Faltenkamm (16) als zum Faltengrund (18) hat.

2. Faltenbalg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flankenstufe (20) in Balgumfangsrichtung geschlossen ist.

3. Faltenbalg nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flanke (12) jeder Balgfalte (10) eine Stufe (20) auf­ weist, und daß die gestuften Flanken (22) an den auf der gleichen Seite der Balgfalten (10) liegenden Flanken (12) vor­ gesehen sind.

4. Faltenbalg nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (20′) der sägezahnförmigen Stufe (20) vom Fal­ tengrund (18) weggerichtet ist.

5. Faltenbalg nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das bezogen auf die Flankenstufe (20) außenliegende Flan­ kenteilstück (12′′) einschließlich der Stufe (20) eine geringere Wandstärke als das restliche Flankenteilstück (12′) aufweist.

6. Faltenbalg nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Flanken (12 und 14) jeder Balgfalte (10) jeweils eine Flankenstufe (20 bzw. 24) aufweisen.

7. Faltenbalg nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flankenstufen (20, 24) beider Flanken (12, 14) einander gegenüber liegen.

8. Faltenbalg nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Flanken (12 und 14), ausgehend von dem die Flankenstufe (20 bzw. 24) aufweisenden Flankenbereich in Richtung auf den Faltengrund (18) zunimmt.

9. Faltenbalg nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Faltenkamm (16) eine Umfangsnut (22) eingeformt ist.

10. Faltenbalg nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flankenstufe (20) in Umfangsrichtung unterbrochen ist.

11. Faltenbalg nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenteilstücke (26) den gleichen Radialabstand haben.

12. Faltenbalg nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenteilstücke (26) auf unterschiedlichen Radien liegen.

13. Faltenbalg nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die auf unterschiedlichen Radien liegenden Stufenteilstücke (26) auf Lücke zueinander versetzt angeordnet sind.