DE4310510C2 - Faltenbalg - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mit einer Anschlußmanschette an einem Maschi­ nenteil festlegbaren Faltenbalg, der aus polymerem Werkstoff besteht und Falten aufweist, die zumindest in einem Teilbereich schraubengangförmig aus­ gebildet sind, wobei die Falten in axialer Richtung beiderseits durch Anschluß­ manschetten begrenzt sind.

Ein solcher Faltenbalg ist aus dem DE-GM 82 00 937 bekannt. Der Faltenbalg besteht aus einem Elastomer und weist zwischen seinen beiden Anschlußman­ schetten schraubengangförmige Faltungen auf, wobei die Faltungen in zwei axial benachbarte Abschnitte unterteilt sind, die eine relativ entgegengesetzt gerichtete Steigung aufweisen. Die Aufgabe, die durch den vorbekannten Faltenbalg gelöst werden soll, wird darin gesehen, daß Verschiebewege in axialer Richtung und Drehbewegungen ausgeglichen werden können, ohne daß sich das Bauteil unkontrolliert verformt und dadurch zerstört wird. Zur Auf­ nahme der aus axialer Verschiebung und Drehbewegung zusammengesetzten kombinierten Beanspruchung sind die gegenläufig ausgebildeten schrauben­ förmigen Faltungen vorgesehen. Beim Verdrehen der Faltenmanschette und bei gleichzeitiger Beibehaltung der Manschettenlänge, wird der eine Teilbereich der Faltungen zusammengedreht, während sich der andere Teilbereich in gleichem Maße aufdreht. Die Faltungen verlagern sich in axialer Richtung zwischen den Anschlußmanschetten. Dabei ist allerdings zu beachten, daß durch die gegensinnige Anordnung der schraubengangförmigen Faltungen keine Drehmomentübertragung zwischen den beiden Anschlußmanschetten erfolgen kann. Eine Befestigung der Anschlußmanschetten an den angrenzenden Ma­ schinenteilen erfordert sekundäre Befestigungshilfsmittel.

Aus der DE 33 40 664 A1 ist ein Faltenbalg zur Anordnung in Karosserieöffnun­ gen bekannt, durch den Leitungen hindurchgeführt werden können. Die Falten des Faltenbalgs erstrecken sich parallel zueinander und vermögen daher nur Be­ wegungen in axialer Richtung aufzunehmen. Die Anschlußmanschette kann in das benachbarte Maschinenteil eingeschnappt oder durch einen Bajonett- oder Schraubverschluß festgelegt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Faltenbalg der vorbekannten Art derart weiterzuentwickeln, daß sich eine vereinfachte Befestigung des Falten­ balgs am Maschinenteil ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch I gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprü­ che Bezug.

Zur Lösung der Aufgabe ist es vorgesehen, daß die Steigung der schraubengang­ förmigen Falten zwischen den Anschlußmanschetten gleichsinnig ausgebildet ist, daß die Falten in zumindest einem Teilbereich ihrer axialen Erstreckung durch einen Balg mit konzentrischen, parallel verlaufenden Falten gebildet sind, daß die Anschlußelemente jeweils mit zumindest zwei in Umfangsrichtung verteilten, ihre Oberfläche positiv und/oder negativ überragenden Halteelementen versehen sind und daß die Halteelemente mit Rastelementen des Maschinenteils in Eingriff bringbar sind, die eine der Richtung der Falten folgende Hinterschneidung auf­ weisen.

Durch die schraubengangförmige Ausführung des Faltenbalgs läßt sich bei seiner Verdrehung in Gewinderichtung eine axiale Verkürzung erreichen, die genutzt wird, um eine einfache Befestigung am Maschinenteil zu erzielen, am äußere Ende des Faltenbalgs sowie am Maschinenteil werden die Halteelemente mit den Rastelementen bajonettartig miteinander in Eingriff gebracht.

Durch das Verdrehen des Faltenbalgs wird eine axialer Verkürzung des Bauteils bedingt. Im relativ verkürzten Zustand werden die Halteelemente mit den Rast­ elementen in Eingriff gebracht. Durch Loslassen des Faltenbalgs wird die Ver­ kürzung rückgängig gemacht und die Halteelemente befestigen sich selbsttätig innerhalb der Rastelemente, die eine Hinterschneidung aufweisen. Tritt während der bestimmungsgemäßen Verwendung eine relative Axialverlagerung der Anschlußbereich zueinander auf, wird die Verriegelung in Abhängigkeit von der Ausgestaltung des Balggewindes in Schließrichtung verspannt oder in Richtung öffnen bewegt. Einem Öffnen bei axialen Verlagerungen kann beispielsweise durch sekundäre Hilfsmittel, die durch Schnappverbindungen gebildet sein können, vorgebeugt werden. Mit einem solchen Faltenbalg lassen sich haltbare Verbindungen ohne eine aufwendige Verbindungstechnik erzielen.

Der Faltenbalg kann beispielsweise als Luftführung zur Anwendung gelangen, um Ansaugluft zum Luftfilter, Luft vom Filter zum Verdichten, vom Verdichter zum Kühler und/oder vom Kühler zum Verbraucher zu führen. Die gummielasti­ schen Eigenschaften des Faltenbalgs vermögen nahezu beliebig angeordnete Aggregate miteinander zu verbinden.

In Abhängigkeit von der Ausgestaltung der Maschinenteile, mit dem die An­ schlußmanschetten des Faltenbalgs verbunden werden, ist die Steigung der schraubengangförmigen Falten derart auszubilden, daß sich im Anschluß an die zunächst axiale Verkürzung der schraubengangförmigen Falten und die Verlängerung der sich parallel zueinander erstreckenden Falten eine selbsttätige Verbindung von Faltenbalg und Maschinenteil ergibt, wenn der Faltenbalg seine ursprüngliche Länge wieder annimmt. Durch den Faltenbalg mit seinen konzentrischen, parallel verlaufenden Falten können die beiden Anschlußmanschetten, die die axiale Begrenzung des Faltenbalgs bilden, funktionstechnisch voneinander entkoppelt werden. Der Balg weist eine gute axiale und radiale Beweglichkeit auf. Einer Belastung auf Torsion setzt dieser Bereich allerdings einen erheblichen Widerstand entgegen.

Die Halteelemente können beispielsweise durch nockenförmige Vorsprünge ge­ bildet sein, die sich in radialer Richtung erstrecken. Nach einer ersten Ausgestal­ tung können sich die Halteelemente in radialer Richtung nach innen erstrecken. Hierbei ist von Vorteil, daß der Faltenbalg im Bereich seiner Anschlußmanschette keine störenden Vorsprünge aufweist, die bei einer Lagerung des Faltenbalgs be­ schädigt werden könnten. Außerdem wird das Maschinenteil, das nach der Montage mit dem Faltenbalg verbunden ist, in seinem Anschlußbereich von au­ ßen bearbeitet. Die Rastelemente können beispielsweise in den Außenumfang des Maschinenteils eingefräst werden. Dies ist in fertigungstechnischer und wirt­ schaftlicher Hinsicht vorteilhaft.

Nach einer anderen Ausgestaltung können die Halteelemente von der Anschluß­ manschette radial nach außen vorstehen. Hierbei ist von Vorteil, daß bei im we­ sentlichen gleichen Abmessungen des Faltenbalgs eine relativ vergrößerte Durchtrittsöffnung erzielt werden kann. Das rohrförmige Maschinenteil weist im Bereich seines Innenumfangs die Rastelemente auf, die mit den Halteelementen in Eingriff bringbar sind. Durch die relative Verdrehung der Halteelemente gelan­ gen diese mit den Hinterschneidungen des Maschinenteils in Eingriff.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können drei gleichmäßig in Umfangs­ richtung verteilte Halteelemente vorgesehen sein. Verkantungen im Bereich der Anschlußmanschette können dadurch minimiert werden. Außerdem wird im Vergleich zu einer geringeren Anzahl von Rastelementen die mechanische Bela­ stung auf die Halteelemente, die ebenso wie der gesamte Faltenbalg aus einem polymeren Werkstoff bestehen, reduziert.

Die schraubengangförmigen Falten können 1- bis 10gängig bevorzugt 2- bis 4 gängig ausgebildet sein. Durch die mehrgängige Ausbildung der schraubengang­ förmigen Falten kann eine große axiale Nachgiebigkeit bei Torsion des Falten­ balgs erreicht werden. Die 2- bis 4gängigen Ausführungen gelangen bevorzugt bei geringen axialen Abmessungen des Faltenbalgs zur Anwendung.

Die Leitung kann im Bereich außerhalb des Balgs als formstabile Luftführung ausgeführt sein. Der gesamte Faltenbalg einschließlich der Luftführung bestehen aus einem polymeren Werkstoff, wobei harte und weiche Segmente in axialer Richtung aufeinander folgen können, so daß man den relativ weicheren Falten­ balg und das relativ härtere Verbindungsrohr in einem Bauteil herstellen kann. Schlauchklemmen, die die einzelnen Teilbereich des Faltenbalgs verbinden, wer­ den dadurch entbehrlich.

Zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Faltenbalgs werden nachfol­ gend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in schematischer Darstellung:

In Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, bei dem die Halteelemente der An­ schlußmanschette in radialer Richtung nach innen vorspringen,

in Fig. 2 einen Querschnitt durch den Faltenbalg entlang der Linie A-A und

in Fig. 3 eine Ansicht der Stirnseite des Maschinenteils, mit dem der Faltenbalg in Eingriff bringbar ist.

In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Faltenbalgs gezeigt, bei dem die Halteelemente in radialer Richtung nach außen vorstehen,

in Fig. 5 ist ein Querschnitt entlang der Linie C-C aus Fig. 4 gezeigt und

in Fig. 6 ist die Stirnseite des Maschinenteils dargestellt, mit dem der Faltenbalg in Eingriff bringbar ist.

In den Fig. 1 und 3 ist jeweils ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Faltenbalgs 3 gezeigt, der in axialer Richtung beiderseits durch eine Anschluß­ manschette 1.1, 1.2 begrenzt ist. Der gesamte Faltenbalg 3 ist einstückig inein­ ander übergehend ausgebildet und besteht aus einem polymeren Werkstoff, bei­ spielsweise Gummi. In den hier dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Falten 4 des Faltenbalgs 3 in axialer Richtung an die Anschlußmanschetten 1.1, 1.2 angrenzend jeweils in einem Teilbereich schraubengangförmig ausgebildet, um bei Belastung auf Torsion eine Längenänderung in axialer Richtung zu erzie­ len.

In Fig. 1 sind die Anschlußmanschetten 1.1, 1.2 mit 3 gleichmäßig in Umfangs­ richtung verteilten, nockenförmigen Halteelementen 6 versehen, die radial in Richtung des Durchtrittsquerschnitts des Faltenbalgs 3 vorspringen. In axialer Richtung an die Anschlußmanschetten 1.1, 1.2 schließen sich jeweils zunächst eine formstabile Leitung 9, anschließend schraubengangförmig ausgebildete Falten 4, im Anschluß daran wieder eine formbeständige Leitung 9 und danach ein Balg 10 mit Falten 11 an, die konzentrisch angeordnet sind und parallel zu­ einander verlaufen.

In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch den Faltenbalg aus Fig. 1 entlang der Linie A-A gezeigt. Die drei gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilten Halteelemente 6, überragen die Oberfläche 5 negativ.

In Fig. 3 ist die Stirnseite des Maschinenteils gezeigt, das in Fig. 1 entlang der Linie B-B geschnitten dargestellt ist. Die Rastelemente 7 sind durch nutförmige Ausnehmungen gebildet, die in radialer Richtung offen sind. Um den Faltenbalg 3 mit dem Maschinenteil 2 zu verbinden, wird der Faltenbalg 3 zunächst soweit gestaucht, bis die Anschlußmanschetten 1.1, 1.2 den jeweiligen Maschinenteilen 2 axial benachbart zugeordnet sind. Anschließend werden die Halteelemente 6 des Faltenbalgs 3 in die Rastelemente 7 des Maschinenteils 2 eingeführt. Durch die anschließende relative axiale Verlängerung des Faltenbalgs 3 sind die Halte­ elemente 6 in Umfangsrichtung vorgespannt mit den Begrenzungswandungen der Rastelemente 7 in Eingriff. Die Halteelemente 6 rasten selbsttätig in die Hin­ terschneidungen 8 ein. Eine Belastung des Faltenbalgs 3 auf Zug führt in diesen Ausführungsbeispielen dazu, daß sich die bajonettartige Verriegelung in Schließ­ richtung verspannt und ein unbeabsichtigtes Lösen daher nicht möglich ist. Ein Lösen der Verbindung bei Belastungen auf Druck kann dadurch vermieden wer­ den, daß die Dimensionierung des Faltenbalgs und seine relative Verdrehung derart bemessen sind, daß die Halteelemente und die Rastelemente auch dann noch in Eingriff sind, wenn die maximal zulässige axiale Verkürzung vorliegt. Ei­ ne darüber hinausgehende Sicherung kann bedarfsweise ebenfalls vorgesehen werden, und kann beispielsweise durch eine mechanisch betätigbare Siche­ rungseinrichtung im Bereich der Hinterschneidung gebildet sein
Abweichend von dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 ist in Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel gezeigt, das bei im wesentlichen identischen Außenabmes­ sungen des Faltenbalgs 3 einen deutlich vergrößertem Durchtrittsquerschnitt aufweist. Dies wird dadurch erreicht, daß die Halteelemente 6 die Oberfläche 5 in radialer Richtung nach außen positiv überragen. Auch in diesem Ausführungs­ beispiel sind drei gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Halteelemente 6 vor­ gesehen, die in entsprechend gestalteten Rastelementen 7 des Maschinenteils 2 und daran anschließende Hinterschneidungen 8 aufgenommen werden.

In Fig. 5 ist ein Querschnitt durch den Faltenbalg 3 aus Fig. 4 entlang der Linie C-C dargestellt.

In Fig. 6 ist die Stirnseite des Maschinenteils 2 gezeigt, das in Fig. 4 entlang der Linie D-D geschnitten gezeigt ist. Der relativ vergrößerte Durchtrittsquerschnitt bedingt, wie aus Fig. 6 hervorgeht, vergrößerte Außenabmessungen im Bereich der Anschlußmanschette und des in axialer Richtung angrenzenden Maschinen­ teils 2.

Die Verbindung von Faltenbalg 3 und Maschinenteil 2 erfolgt, wie zuvor be­ schrieben.

Claims (7)

1. Mit einer Anschlußmanschette an einem Maschinenteil festlegbarer Fal­ tenbalg, der aus polymerem Werkstoff besteht und Falten aufweist, die zumindest in einem Teilbereich schraubengangförmig ausgebildet sind, wobei die Falten in axialer Richtung beiderseits durch Anschlußmanschet­ ten begrenzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der schrau­ bengangförmigen Falten (4) zwischen den Anschlußmanschetten (1.1, 1.2) gleichsinnig ausgebildet ist, daß die Falten (4) in zumindest einem Teilbereich ihrer axialen Erstreckung durch einen Balg (10) mit konzentri­ schen, parallel verlaufenden Falten (11) gebildet sind, daß die Anschluß­ manschetten (1.1, 1.2) jeweils mit zumindest zwei in Umfangsrichtung verteilten, ihre Oberfläche (5) positiv und/oder negativ überragenden Hal­ teelementen (6) versehen sind und daß die Halteelemente (6) mit Rast­ elementen (7) des Maschinenteils (2) in Eingriff bringbar sind, die eine der Richtung der Falten (4) folgende Hinterschneidung (8) aufweisen.

2. Faltenbalg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteele­ mente (6) durch nockenförmige Vorsprünge gebildet sind.

3. Faltenbalg nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Halteelemente (6) vorgesehen sind.

4. Faltenbalg nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenförmigen Falten (4) 1- bis 10gängig ausgebildet sind.

5. Faltenbalg nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Falten (4) 2- bis 4gängig ausgebildet sind.

6. Faltenbalg nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubengangförmigen Falten (4) und die parallel verlaufenden Falten (11) des Balgs (10) durch eine hohlzylindrische Leitung (9) einstückig in­ einander übergehend verbunden sind.

7. Faltenbalg nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (9) als formstabile Luftführung ausgebildet ist.