DE4205678A1

DE4205678A1 - Faltenbalg

Info

Publication number: DE4205678A1
Application number: DE4205678A
Authority: DE
Inventors: Peter Schwaerzler
Original assignee: Loehr and Bromkamp GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 1992-02-25
Filing date: 1992-02-25
Publication date: 1993-08-26
Anticipated expiration: 2012-02-26
Also published as: JPH06213250A; ES2064256A2; FR2687753B1; JPH0786371B2; ES2064256R; DE4205678C2; US5419741A; FR2687753A1; ES2064256B1; BR9300644A

Description

Die Erfindung betrifft einen Faltenbalg, aus elastischem Material, mit einem ersten Bund mit insbesondere größerem Durchmesser und einem zweiten Bund mit insbesondere klei nem Durchmesser, wobei die Bunde zur Festlegung auf rela tiv zueinander in abwinkelbarer und/oder axial verschieb licher Stellung miteinander drehbaren Rotationsteilen dienen. Ein derartiger Faltenbalg ist insbesondere zur Abdichtung sogenannter Gleichlaufdrehgelenke geeignet, wobei der größere Bund regelmäßig auf einem Gelenkaußen teil und der kleinere Bund regelmäßig auf einer in ein Gelenkinnenteil eingesteckten Anschlußwelle festgelegt wird. Faltenbälge sind empfindlich gegen Scheuerbewegungen zwischen den einzelnen Falten oder zwischen Teilen der Balgwandung und feststehenden Teilen.

Bei Faltenbälgen - insbesondere von größerer Länge - können infolge von Fliehkräften im Betrieb Verformungen auftreten, die von einer statisch angenommenen Verformung abweichen und infolgedessen Unwuchterscheinungen und Scheuerbewegungen der genannten Art zusätzlich hervorrufen.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun de, einen Faltenbalg der obengenannten Art bereitzu stellen, der Fliehkräfte im Betrieb ohne Beschädi gungs- und Verschleißgefahr aufnimmt.

Die Lösung hierfür ist gekennzeichnet durch einen zwischen zumindest einer oder mehreren ersten frei verformbaren und beweglichen Falten und zumindest einer oder mehreren zwei ten frei verformbaren und beweglichen Falten liegenden Führungsabschnitt, der winkelbeweglich auf einem mit einem der Rotationsteile verbundenen Führungskörper gehalten ist, der durch eine Kugelabschnittsfläche eingehüllt wird. Ein derartiger erfindungsgemäßer Faltenbalg ist mit dem insbesondere etwa mittig angeordneten Führungsabschnitt "zentriert", so daß ein unkontrollierter Kontakt der Innenseiten der Faltentäler mit den Rotationsteilen ver mieden wird. Der Faltenbalg kann bei Abwinklung der Rota tionsteile gegeneinander eine natürliche, bezogen auf seine Längsachse etwa S-förmige Biegelinie einnehmen, wobei selbst bei großen Winkeln noch ein Kontakt der äußeren Oberflächen der Falten miteinander vermieden wird. Hierdurch werden erfindungsgemäß auch größere Verformungen des Faltenbalges, die ausschließlich auf angreifende Fliehkräfte zurückzuführen sind, vermieden. Dies ist be sonders vorteilhaft für Faltenbälge aus steifem Material, die hiernach zur Darstellung größerer Beugewinkel und größerer Verschiebewege mit größerer Länge hergestellt werden können, ohne daß eine Gefährdung infolge von Flieh kräften im Betrieb entsteht. In bevorzugter Ausgestaltung ist der Führungsabschnitt zumindest um 15° winkelbeweglich gegenüber dem genannten Führungskörper ausgestaltet. Da der Führungskörper seinerseits insbesondere bevorzugt außenkugelig ausgeführt ist, bedeutet dies, daß der Füh rungsabschnitt in einer ersten bevorzugten Ausführung von kugelabschnittsförmiger Form ist und dabei einen kleineren axialen Kugelabschnitt umfaßt als der Führungskörper, während in einer zweiten bevorzugten Ausführung der Füh rungsabschnitt zylindrisch ist und somit ohne weiteres gegenüber dem Führungskörper abwinkelbar. Der Führungs körper kann axial fest auf einem der Rotationsteile, ins besondere der obengenannten Einsteckwelle festgelegt sein. In günstigerer Ausgestaltung ist er jedoch axial ver schiebbar auf diesem Rotationsteil, d. h. speziell der Einsteckwelle geführt, so daß sich der Faltenbalg bei Beugung um so natürlicher unter gleichmäßiger Belastung der einzelnen Falten frei einstellen kann.

Zur Reduzierung einer verschleißfördernden Reibung zwischen Führungsabschnitt des Faltenbalges und Führungs körper kann insbesondere einer der beiden von der exakten Kugelform abweichen, so daß sich im Längsschnitt gesehen ein sichelförmiger Spalt zwischen beiden bildet. Hiermit wird auch ein Klemmen vermieden. Die ohnehin vorhandene Fettfüllung kann hierbei reibungsmindernd wirken. Zur Reduzierung oder Eliminierung der gleitenden Reibung zwischen Führungsabschnitt des Faltenbalges und Führungs körper oder eine winkelbeweglich auf den Führungskörper aufgesetzte innenkugelige Führungsschale vorgesehen sein, die vom Führungsabschnitt des Faltenbalges form- oder reibschlüssig mitgenommen wird, so daß gleitende Reibung ausschließlich zwischen dem Führungskörper und dieser Führungsschale stattfinden würde. Andere Ausgestaltungs formen dieser Lagerungsmöglichkeiten sind für den Fachmann darstellbar.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Faltenbalg in mon tierter Stellung an einem Gleichlaufdrehgelenk mit koaxial ausgerichteter Antriebsachse in einer ersten Ausführung;

Fig. 1a zeigt einen Faltenbalg nach Fig. 1 in abgewinkel ter Stellung der Antriebsachse gegenüber dem Gleichlaufdrehgelenk.

Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Faltenbalg in mon tierter Stellung an einem Gleichlaufdrehgelenk mit koaxial ausgerichteter Antriebsachse in einer zweiten Ausführung;

Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Faltenbalg in mon tierter Stellung an einem Gleichlaufdrehgelenk mit koaxial ausgerichteter Antriebsachse in einer dritten Ausführung.

In den Figuren, die nachstehend zunächst gemeinsam be schrieben werden, sind gleiche Teile mit gleichen Bezugs ziffern bezeichnet. Es ist jeweils ein erfindungsgemäßer Faltenbalg 1 mit einem ersten größeren Bund 2 und einem zweiten kleineren Bund 3 gezeigt, der eine erste Gruppe 4 von vier vollständigen Falten und eine zweite Gruppe 5 von zwei vollständigen Falten umfaßt, zwischen denen sich ein Führungsabschnitt 6a, b befindet. Der erste Bund 2 ist mittelbar über eine Blechkappe 7 mit dem Gelenkaußenteil 9 eines Gleichlaufdrehgelenkes 8 verbunden, das im übrigen ein Gelenkinnenteil 10, drehmomentübertragende Kugeln 11 und einen die Kugeln in einer Ebene haltenden Käfig 12 erkennen läßt. Der Bund 2 ist mittels eines Spannbandes 13 auf der Blechkappe 7 festgelegt. In das Gelenkinnenteil 10 des Gleichlaufdrehgelenkes 8 ist eine Antriebswelle 14 einsteckt und mit einem Sicherungsring 15 axial verbunden. Auf einem abgesetzten Bund 16 der Antriebswelle 14 ist der zweite Bund 3 des Faltenbalges 1 mittels eines Spannbandes 17 festgelegt. Der Führungsabschnitt 6a, b ist um zumin dest 15° winkelbeweglich auf einem Führungskörper 18 ge halten, der im wesentlichen außenkugelig ist und mit einer Innenbohrung 19 auf einem Führungsabschnitt 20 der An triebswelle 14 axial verschieblich ist.

In den Fig. 1 und 1a ist jeweils ein im wesentlichen kugelabschnittsförmiger Führungsabschnitt 6a am Faltenbalg ausgebildet. Der unmittelbare Kontakt zwischen Führungsab schnitt 6a und Führungsköper 18 findet an zwei ringförmi gen Kontaktbereichen 21, 22 statt, zwischen denen sich ein im Längsschnitt sichelförmiger Ringspalt 23 erstreckt, der mit Schmiermittel gefüllt sein kann.

In Fig. 2 ist ein zylindrischer Führungsabschnitt 6b am Faltenbalg ausgebildet. Der unmittelbare Kontakt zwischen Führungsabschnitt 6b und Führungskörper 18 findet an einem ringförmigen Kontaktbereich 24 statt.

In Fig. 3 ist ebenfalls ein zylindrischer Führungsab schnitt 6b am Faltenbalg ausgebildet. Zwischen Führungsab schnitt 6b und Führungskörper 18 ist eine innenkugelige Führungsschale 25 eingesetzt, die vom Führungsabschnitt 8b formschlüssig mitgenommen wird und gegenüber dem Führungs körper 18 abwinkelbar gleitet. Es ist deutlich, daß der Führungsabschnitt 6 am Faltenbalg und die Führungsschale auf der Außenseite auch andere einander angepaßte Formen haben könnten, ohne daß die Funktion hiervon beeinträch tigt wäre. Die Führungsschale 25 kann zu Montagezwecken elastisch und am Umfang geschlitzt sein oder aus zwei längs oder quer geteilten Bestandteilen bestehen.

In den Fig. 1, 2, 3 sind Welle und Gelenkaußenteil in koaxialer Stellung zueinander dargestellt wobei mit A, B, C und D jeweils die Schnittpunkte folgender Ebenen mit der Achse der Antriebswelle 14 bezeichnet sind:
A : Ebene durch die Kugelmitten in gestreckter Stellung
B : Ebene an die rechte Kante des Spannbandes 13 in gestreckter Stellung
C : Mittelebene des Führungskörpers 18
D : Ebene an die linke Kante des Spannbandes 17 in gestreckter Stellung.

Mit a₁ ist der Axialabstand zwischen B und C und mit b₁ ist der Axialabstand zwischen C und D bezeichnet.

In Fig. 1a ist das Gelenk weggebrochen dargestellt, wobei zwischen der Achse Z₁ des Gelenkaußenteils und der Achse Z₂ des Gelenkinnenteils bzw. der Antriebswelle 14 ein erheblicher Winkel eingestellt ist. Infolge dessen hat sich der Faltenbalg so verformt, daß sich seine Mittel linie M S-förmig ausgebildet hat, wobei diese durch die Führung des Führungsabschnittes 6a auf den Führungskörper 18 vorgegeben wird. Mit M′ ist gestrichelt eine Mittel linie des Faltenbalges gezeigt, die sich unter Einfluß der Fliehkräfte einstellen und zu unerwünschten Reibungen der inneren Falten mit der Antriebswelle führen würde. Durch die Verformung des Faltenbalges hat sich der Führungs körper 18 zwischen den unverändert eingezeichneten Punkten B und D mit seinem Mittelpunkt C so verschoben, daß die Abstände a₂ und b₂ gegenüber den ursprünglichen Ab ständen a₁, b₁ verkleinert bzw. vergrößert sind.

Bezugszeichenliste

1 Faltenbalg
2 Bund
3 Bund
4 erste Faltengruppe
5 zweite Faltengruppe
6 Führungsabschnitt
7 Blechkappe
8 Gelenk
9 Gelenkaußenteil
10 Gelenkinnenteil
11 Kugell
12 Käfig
13 Spannband
14 Antriebswelle
15 Sicherungsring
16 Bundabschnitt (14)
17 Spannband
18 Führungskörper
19 Innenöffnung
20 Führungsabschnitt (14)
21 Kontaktbereich
22 Kontaktbereich
23 Ringspalt
24 Kontaktbereich
25 Führungsschale
A Mittelebene Kugeln B Ebene an Kante Spannband 13
C Mittelebene Führungskörper 18
D Ebene an Kante Spannband 17
a₁, a₂ Abstand B-C
b₁, b₂ Abstand C-D
Z₁ Achse Gelenkaußenteil
Z₂ Achse Gelenkinnenteil
M geführte Mittellinie Faltenbalg
M′ freie Mittellinie Faltenbalg

Claims

1. Faltenbalg (1) aus elastischem Material, mit einem ersten Bund (2) mit insbesondere größerem Durchmesser und einem zweiten Bund (3) mit insbesondere kleinerem Durchmesser wobei die Bunde (2, 3) zur Festlegung auf relativ zueinander in abwinkelbarer und/oder axial verschieblicher Stellung drehbaren Rotationsteilen liegen, gekennzeichnet durch einen zwischen zumindest einer oder mehreren ersten frei verformbaren und beweglichen Falten (4) und zu mindest einer oder mehreren zweiten frei verformbaren und beweglichen Falten (5) liegenden Führungsabschnitt (8), der winkelbeweglich auf einem mit einem der Ro tationsteile verbundenen Führungskörper (18) gehalten ist, der durch eine Kugelabschnittsfläche eingehüllt wird.

2. Faltenbalg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsabschnitt (6) um zumindest 15° winkel beweglich auf dem Führungskörper (18) gehalten ist.

3. Faltenbalg nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskörper (18) axial fest auf dem einem der Rotationsteile angeordnet ist, insbesondere ein stückig an diesem angeformt ist.

4. Faltenbalg nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskörper (18) axial verschieblich auf dem einem der Rotationsteile angeordnet ist.

5. Faltenbalg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskörper (18) außenkugelig ist.

6. Faltenbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsabschnitt (6a) im wesentlichen kugel abschnittsförmig ist.

7. Faltenbalg nach den Ansprüchen 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Führungsabschnitt (6a) und dem Füh rungskörper (18) ein im Längsschnitt jeweils sichel förmiger Ringspalt (23) vorgesehen ist, der sich zwischen ringförmigen Kontaktbereichen (21, 22) an beiden Enden des Führungsabschnittes (6a) gegenüber dem Führungskörper (18) erstreckt.

8. Faltenbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsabschnitt (6b) zylindrisch ist.

9. Faltenbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche des Führungskörpers (18) eine Führungsschale (25) winkelbeweglich geführt ist, die von der Innenoberfläche des Führungsabschnittes (6a, b) form- oder reibschlüssig mitgenommen wird.