JP2007508508A

JP2007508508A - 大きな曲率半径を有するロールベローズ

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Publication number: JP2007508508A
Application number: JP2006534627A
Authority: JP
Inventors: プファイファーアヒム; デルヨーアヒム; ディサークラウス; プレールスヨーアヒム; レーベルヴォルフガング
Original assignee: GKN Driveline International GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2004-09-25
Publication date: 2007-04-05
Also published as: CN1867793A; EP1673562A1; DE10348646A1; US20060165933A1; WO2005038310A1

Abstract

互いに回転し、相互に折り曲げ可能且つ／又は相互に軸方向で摺動可能な、長手方向対称軸線Ａを備えた２つの回転部材（２１，２２）をシールするためのロールベローズ（１０）であって、比較的小さな直径の第１の回転部材（２１）に固定するための、比較的小さな直径を備えた第１のカラー（１１）、比較的大きな直径の第２の回転部材（２２）に固定するための、比較的大きな直径を備えた第２のカラー（１２）、及び直径が前記の比較的小さな第１のカラー（１１）から比較的大きな第２のカラー（１２）へ拡径する環状壁（１３）を有している形式のものにおいて、緊締されていないロールベローズにおける、製作後の応力無しの状態の環状壁（１３）が、縦断面図で見て前記の比較的小さな第１のカラー（１１）付近に内向湾曲を備え且つ比較的大きな第２のカラー（１２）付近に外向湾曲を備えた、連続して拡径する一重のＳ字形の延在部を有している。

Description

本発明は、互いに回転し、相互に折り曲げ可能且つ／又は相互に軸方向で摺動可能な、長手方向対称軸線Ａを備えた２つの回転部材をシールするためのロールベローズであって、比較的小さな直径の第１の回転部材に固定するための、比較的小さな直径を備えた第１のカラー、比較的大きな直径の第２の回転部材に固定するための、比較的大きな直径を備えた第２のカラー、及び直径が前記の比較的小さな第１のカラーから比較的大きな第２のカラーへ拡径する環状壁を有している形式のものに関する。このような形式のロールベローズは、用途に応じてゴムエラストマ又は熱可塑性プラスチック又はこれらの材料の特定の混合物から成っており、材料に応じて射出成形又はブロー成形によって製作される。この場合、公知のロールベローズは製作状態において比較的小さな第１のカラーから比較的大きな第２のカラーへ延びる円錐形の環状壁を有しており、この環状壁は、型抜き後に比較的大きな第２のカラーから折り返され、これにより、第２の比較的大きなカラーは軸方向で見て比較的小さな第１のカラー付近に位置しており且つ環状壁の半径方向外側に位置している。従って、環状壁は半径方向で見て部分的に２重壁になっている。縦断面図で見てほぼＣ字形の湾曲頂点を示すハーフトーラス状の構造体が形成され、前記湾曲頂点は、軸方向で見て第１のカラー及び第２のカラーから最も遠く離れて位置している。

このような形式のロールベローズの図面では、材料内の内部応力が最小化されている場合、ロールベローズの組込み状態における曲率はほぼ均一且つ最大であるということから出発する。

本発明と同一出願人のドイツ連邦共和国特許第１０２３１０７５号明細書では、組込み状態のロールベローズの内部応力を低下させるために、製作状態では円錐形の環状壁を、まず完全に内から外へ折り返し、次いでこの構成から出発して、比較的大きいカラーを比較的小さいカラーに向かって折り返すことが提案された。この場合も図面では、ロールベローズの均一な大きさの最大曲率半径が得られるということから出発する。

しかし実際は、冒頭で述べた方法で製作されるロールベローズの図面は理想化されている。実際には、組み込まれた状態では不都合で不均一な曲率半径が環状壁に形成される。更に、静的な組込み構成はロールベローズの耐用年数に関してほぼ無関係である。それというのも、静的な組込み構成は低回転数にしか該当しないからである。当該形式のロールベローズの負荷スペクトルに関して典型的且つ支配的な遠心力の影響下では、公知のロールベローズは不都合に変形し、比較的シャープな屈曲部が第２の比較的大きなカラーの領域に形成され、この屈曲部は、特に第１と第２の回転部材が相互に折り曲げられた場合に環状壁における著しい屈曲作用をもたらし、これにより、ロールベローズの耐用年数が制限される。

このことから出発して本発明の課題は、冒頭で述べた形式のロールベローズを改良して、遠心力の影響下でも有利な形状を有しており、延いてはより長い耐用年数を約束するロールベローズを提供することである。

第１の解決手段は、製作状態の環状壁が、緊締されていないロールベローズにおいて縦断面図で見てＳ字形の、内向湾曲を比較的小さな第１のカラー付近に備え且つ外向湾曲を比較的大きな第２のカラー付近に備えた延在部を有しているという点にある。ここで説明したロールベローズは、既に静的に組み込まれた状態において、従来技術によるロールベローズに比べて有利な拡大された環状壁の曲率半径を湾曲頂点の領域に有している。更に、湾曲頂点の領域のこの拡大された曲率半径は、遠心力の影響下においても、つまり、回転部材の回転時でも維持されるので、本発明によるロールベローズの耐用年数は著しく向上され得る。縦断面図で見てＳ字形の延在部は実質的に、緊締されていないロールベローズの環状壁が製作状態では長手方向軸線Ａに対してほぼ軸平行で、比較的小さな第１のカラーに続いており且つ／又は緊締されていないロールベローズの環状壁が製作状態では長手方向軸線Ａに対してほぼ軸平行で、比較的大きな第２のカラーに続くように設計される。回転部材の相互の曲げ若しくは回転部材の相互の軸方向ずれに関する後の負荷形式に応じて、製作状態におけるロールベローズの前記のＳ字形の延在部は多少なりとも延伸されていてよい、つまり、軸方向で見た環状壁長さは用途に適合され得る。所与の負荷スペクトルにおいて、従来技術によるロールベローズと比較して短縮された環状壁長さが可能である。

第２の解決手段は、緊締されていないロールベローズにおける製作状態の環状壁が、縦断面図で見てＣ字形の、比較的小さな第１のカラーと比較的大きな第２のカラーとの間に内向湾曲を備えた延在部を有しているという点にある。この場合、上で述べた第１の解決手段の場合と品質的に同じ効果及び従来技術によるロールベローズと比較して複数の利点が得られる。有利には、成形及び製作の観点から見て全体的により単純な形状である。このような形式のロールベローズの場合も、遠心力の影響下での湾曲頂点の領域の曲率半径は、従来技術によるロールベローズにおけるよりも大である。

前記解決手段の第１の有利な構成では、緊締されていないロールベローズの製作状態の環状壁が長手方向軸線Ａに対してほぼ軸平行で、比較的小さな第１のカラーに続いている。更に有利には、緊締されていないロールベローズの製作状態の環状壁が、縦断面図で見て長手方向軸線Ａに対して鋭角で、比較的大きな第２のカラーに続いている。

より大きな曲率半径に基づいて全体的に低下された屈曲作用によって、ベローズ壁における許容不能な温度上昇が防止される。このことは、ベローズによって封入された充填グリースの耐用年数についてと同様、ベローズの耐用年数についても有利な影響を及ぼす。

別の有利な構成では、比較的小さな第１のカラーが環状壁と比較して内側に向かって厚みを付けられているということを提案する。これにより、回転部材が相互に折り曲げられた場合に、直径の小さな方の回転部材と環状壁との接触が防止される。更に別の有利な構成では、比較的小さな第１のカラーが外側に緊締バンドを取り付けるための環状溝を有している。これにより、第１の回転部材における第１のカラーの長手方向摺動が防止されル。この場合、有利には第１の回転部材の外側に環状溝が設けられてもよい。

更に別の有利な構成では、比較的大きな第２のカラーが丸みを付けられた隆起部として形成されている。このことは、第２のカラーが内部へ縁曲げされる環状の接続キャップとの協働において特に有利である。第２の回転部材若しくは第２の回転部材への移行部材としてのこのような接続キャップは、有利には第２のカラーから出発してまず最初は円筒形を有している。当該接続キャップの内壁には、遠心力の影響下で環状壁が部分的に当て付けられてよい。このことは、遠心力の影響下における環状壁の曲率半径の意図的な有利な構成において考慮されている。

更に、比較的小さな第１のカラーの内側に空気抜き通路が形成されており、この空気抜き通路は、互いに周方向でずらされた長手方向溝と、これらの長手方向溝を接続する周方向溝とから構成されるということを提案する。補足的に、比較的小さなカラーには軸方向で見て環状壁とは反対の側に肉薄の保護スリーブが配置されており、この保護スリーブの自由端部は長手方向軸線Ａに対して最小の間隔を有している。

以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

図１に示した２つの図面を一緒に説明する。本発明によるロールベローズ１０の、型から型抜きされた後の製作段階が示されている。このロールベローズは、長手方向軸線Ａに対して環状対称的に形成されている。ロールベローズ１０は、応力の最も少ない、ひとりでに生じる形状で示されている。ロールベローズ１０において、比較的小さな直径を有する第１のカラー１１と、比較的大きな直径を有する第２のカラー１２とが認識可能である。両カラー１１，１２は、直径が第１のカラー１１から第２のカラー１２へ拡径する、両カラー１１，１２と一体に製作された環状壁１３によって結合される。第１のカラー１１には肉薄の保護スリーブ１４が続いており、この保護スリーブ１４の最小直径は自由端部に形成されている。第１のカラー１１は、第１の回転部材、特に駆動軸に固定するために設けられており、内側にほぼ円筒形の座面１５及び外側に環状溝１６を有しており、この環状溝１６には緊締バンドが軸方向で固定され得る。第１のカラー１１の内側の空気抜きシステムは、互いに周方向でずらされた２つの長手方向溝１７，１８と、軸方向でこれらの長手方向溝１７，１８間に位置する、両長手方向溝１７，１８に接続する周方向溝１９とを有している。これにより、ロールベローズ内部と、組み込まれたロールベローズの周辺環境との間のガス圧交換が常時保証される。保護スリーブ１４は、汚染物質が長手方向溝１７に直接に侵入することを防止する。

第２のカラー１２は、外側に丸みを付けられてほぼ隆起部状を成しており、このようにして、環状の接続キャップ内へ縁曲げされるのに適している。後で認識できるように、ここで示した製作状態はロールベローズの使用状態と同一ではない。このことを図２に基づいて説明する。

図２には、図１に示したロールベローズを半分に縦断した図が示されており、この場合、長手方向軸線Ａは同様に図示したが、周方向縁部は図面を見やすくするために省略した。図２ａ）では、環状壁１３が第１の区分１３_１を有しており、この第１の区分１３_１は縦断面図で見て軸線Ａに対してほぼ軸平行で第１のカラー１１に続いており且つ縦断面図で見て内向湾曲を有しているということを示したい。第１の区分１３_１には第２の区分１３_２が続いており、この第２の区分１３_２は縦断面図で見て長手方向軸線Ａに対してほぼ軸平行で第２のカラー１２に続いており且つ縦断面図で見て外向湾曲を有している。これにより、壁は縦断面図で見てほぼＳ字形であり、両区分１３_１，１３_２間に湾曲の反曲点を有している。

図２ｂ）には、同じロールベローズが組込み位置で、まず静止状態で示されている。この場合もやはり長手方向軸線Ａが示されており、更に、第１のピン状の回転体２１とリングキャップ状の第２の回転体２２（ロールベローズに面した輪郭のみ図示）とが示されている。第１のカラー１１には緊締バンド２３が被せ嵌められており、この緊締バンド２３は第１のカラー１１を軸２１に緊締する。保護スリーブ１４の自由端部は軸ピン２１に載着されている。第１のカラー１１は軸ピン２１の周方向溝２４に座着している。ロールベローズは環状壁１３の領域で折り返されているので、ロールベローズは半径方向で見て２重に位置しており、第２のカラー１２は軸方向で見て第１のカラー１１の比較的近くで環状壁の第１の区分１３_１の外位に位置することになる。この場合、ロールベローズは縦断面図で見て概ね恒常的な曲率をとり、しかも、縦断面図で見て湾曲の反曲点が第２のカラー１２に近づけられている。今やロールベローズは立体としてハーフトーラスを形成しており、このハーフトーラスの最小曲率半径は、縦断面図で見て頂点２０の領域に位置している。

図２ｃ）には、ロールベローズの組込み状態が遠心力の影響下で示されている。この場合、第２の区分１３_２は概ね第２の回転体２２の内側に接触している。最小曲率は引き続き頂点２０の領域に位置しており、図２ｂ）に示した形状に比べて有利に拡大された。特に、当該の最小曲率は今や従来技術によるロールベローズにおけるよりも大である。

次に、図３に示した２つの図面を一緒に説明する。本発明によるロールベローズ１０の、型から型抜きされた後の製作段階が示されている。このロールベローズは、長手方向軸線Ａに対して環状対称的に形成されている。ロールベローズ１０は応力の最も少ない、ひとりでに生じる形状で示されている。ロールベローズにおいて、比較的小さな直径を有する第１のカラー１１と、比較的大きな直径を有する第２のカラー１２とが認識可能である。両カラー１１，１２は、直径が第１のカラー１１から第２のカラーへ拡径する、両カラー１１，１２と一体に製作された環状壁１３によって結合される。第１のカラー１１には肉薄の保護スリーブ１４が続いており、この保護スリーブ１４の最小直径は自由端部に形成されている。第１のカラー１１は、第１の回転部材、特に駆動軸に固定するために設けられており、内側にほぼ円筒形の座面１５及び外側に環状溝１６を有しており、この環状溝１６には緊締バンドが軸方向で固定され得る。第１のカラー１１の内側の空気抜きシステムは、周方向で互いにずらされた２つの長手方向溝１７，１８と、軸方向でこれらの長手方向溝１７，１８間に位置する、両長手方向溝１７，１８と接続された周方向溝１９とを有している。これにより、ロールベローズの内側と、組み込まれたロールベローズの周辺環境との間のガス圧交換が常時保証される。保護スリーブ１４は、汚染物質が長手方向溝１７に直接に侵入することを防止する。

第２のカラー１２は、外側に丸みを付けられてほぼ隆起部状を成しており、このようにして、環状の接続キャップ内へ縁曲げされるのに適している。後で認識できるように、ここで示した製作状態はロールベローズの使用状態と同一ではない。このことを図４に基づいて説明する。

図４には、図３に示したロールベローズを半分に縦断した図が示されており、この場合、長手方向軸線Ａは同様に図示したが、周方向縁部は図面を見やすくするために省略した。図４ａ）では、環状壁１３が縦断面図で見て軸線Ａに対してほぼ軸平行で第１のカラー１１に続いており且つ縦断面図で見て内向湾曲を有しているということを示したい。環状壁１３は、縦断面図で見て長手方向軸線Ａに対して鋭角で第２のカラー１２に続いている。これにより、環状壁１３は縦断面図で見てほぼＣ字形である。

図４ｂ）には、同じロールベローズが組込み位置で、まず静止状態で示されている。この場合もやはり長手方向軸線Ａが示されており、更に、第１のピン状の回転体２１とリングキャップ状の第２の回転体２２（ロールベローズに面した輪郭のみ図示）とが示されている。第１のカラー１１には緊締バンド２３が被せ嵌められており、この緊締バンド２３は第１のカラー１１を軸２１に緊締する。保護スリーブ１４の自由端部は軸ピン２１に載着されている。第１のカラー１１は軸ピン２１の周方向溝２４に座着している。ロールベローズは環状壁１３の領域で折り返されているので、ロールベローズは半径方向で見て２重に位置しており、第２のカラー１２は軸方向で見て第１のカラー１１の比較的近くに位置しており、環状壁１３の第２の区分１３_２は第１の区分１３_１の外位に位置することになる。今やロールベローズは立体として変形されたハーフトーラスを形成しており、このハーフトーラスの最小曲率半径は、縦断面図で見て頂点２０の領域に位置している。

図４ｃ）には、ロールベローズの組込み状態が遠心力の影響下で示されている。この場合、第２の区分１３_２は部分的にキャップ薄板２２に接触している。最小曲率は引き続き頂点２０の領域に位置しており、図４ｂ）に示した形状に比べて有利に拡大された。特に、当該の最小曲率は今や従来技術によるロールベローズにおけるよりも大である。

図１ａ）は本発明によるロールベローズの第１実施例の製作状態を縦断して示した図であり、図１ｂ）は斜視図である。図２ａ）は、縦断面図で図１に示したロールベローズの製作状態を示す図であり、図２ｂ）は、折り返されて組み込まれた形状を遠心力無しの状態で示す図であり、図２ｃ）は、折り返されて組み込まれた形状を遠心力の影響下で示す図である。図３ａ）は本発明によるロールベローズの第２実施例の製作状態を縦断して示した図であり、図３ｂ）は斜視図である。図４ａ）は、縦断面図で図３に示したロールベローズの製作状態を示す図であり、図４ｂ）は、折り返されて組み込まれた形状を遠心力無しの状態で示す図であり、図４ｃ）は、折り返されて組み込まれた形状を遠心力の影響下で示す図である。

Claims

互いに回転し、相互に折り曲げ可能且つ／又は相互に軸方向で摺動可能な、長手方向対称軸線Ａを備えた２つの回転部材（２１，２２）をシールするためのロールベローズ（１０）であって、比較的小さな直径の第１の回転部材（２１）に固定するための、比較的小さな直径を備えた第１のカラー（１１）、比較的大きな直径の第２の回転部材（２２）に固定するための、比較的大きな直径を備えた第２のカラー（１２）、及び直径が前記の比較的小さな第１のカラー（１１）から比較的大きな第２のカラー（１２）へ拡径する環状壁（１３）を有している形式のものにおいて、
緊締されていないロールベローズにおける、製作後の応力無しの状態の環状壁（１３）が、縦断面図で見て前記の比較的小さな第１のカラー（１１）付近に内向湾曲を備え且つ比較的大きな第２のカラー（１２）付近に外向湾曲を備えた、連続して拡径する一重のＳ字形の延在部を有しており、緊締されたロールベローズの組込み後は、前記環状壁（１３）が折り返されて予負荷された状態で、縦断面図で見て部分的に２重に位置するＣ字形の延在部を比較的小さな第１のカラー（１１）と比較的大きな第２のカラー（１２）との間に有していることを特徴とする、大きな曲率半径を有するロールベローズ。
緊締されていないロールベローズにおける製作状態の環状壁（１３）が、長手方向軸線Ａに対してほぼ軸平行で比較的小さな第１のカラー（１１）に続いている、請求項１記載のロールベローズ。
緊締されていないロールベローズにおける製作状態の環状壁（１３）が、長手方向軸線Ａに対してほぼ軸平行で比較的大きな第２のカラー（１２）に続いている、請求項１又は２記載のロールベローズ。
互いに回転し、相互に折り曲げ可能且つ／又は相互に軸方向で摺動可能な、長手方向対称軸線Ａを備えた２つの回転部材（２１，２２）をシールするためのロールベローズ（１０）であって、比較的小さな直径の第１の回転部材（２１）に固定するための、比較的小さな直径を備えた第１のカラー（１１）、比較的大きな直径の第２の回転部材（２２）に固定するための、比較的大きな直径を備えた第２のカラー（１２）、及び直径が前記の比較的小さな第１のカラー（１１）から比較的大きな第２のカラー（１２）へ拡径する環状壁（１３）を有している形式のものにおいて、
緊締されていないロールベローズにおける、製作後の応力無しの状態の環状壁（１３）が、縦断面図で見て前記の比較的小さな第１のカラー（１１）と比較的大きな第２のカラー（１２）との間に内向湾曲を備えた、連続して拡径する一重のＣ字形の延在部を有しており、緊締されたロールベローズの組込み後は、前記環状壁（１３）が折り返されて予負荷された状態で、縦断面図で見て部分的に２重に位置するＣ字形の延在部を比較的小さな第１のカラー（１１）と比較的大きな第２のカラー（１２）との間に有していることを特徴とする、大きな曲率半径を有するロールベローズ。
緊締されていないロールベローズにおける製作状態の環状壁（１３）が、長手方向軸線Ａに対してほぼ軸平行で比較的小さな第１のカラー（１１）に続いている、請求項４記載のロールベローズ。
緊締されていないロールベローズにおける製作状態の環状壁（１３）が、縦断面図で見て長手方向軸線Ａに対して鋭角で比較的大きな第２のカラー（１２）に続いている、請求項４又は５記載のロールベローズ。
比較的小さな第１のカラー（１１）が、環状壁（１３）に比べて内側に向かって厚くされている、請求項１から６までのいずれか１項記載のロールベローズ。
比較的小さな第１のカラー（１１）が、外側に緊締バンド（２３）を取り付けるための環状溝（１６）を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載のロールベローズ。
比較的大きな第２のカラー（１２）が丸みを付けられた隆起部として形成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のロールベローズ。
比較的大きな第２のカラー（１２）が環状の接続キャップ内へ縁曲げされている、請求項９記載のロールベローズ。
比較的小さな第１のカラー（１１）の内側に、周方向で互いにずらされた長手方向溝（１７，１８）と、これらの長手方向溝を接続する周方向溝（１９）とから構成された空気抜き通路が形成されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のロールベローズ。
比較的小さな第１のカラー（１１）の、軸方向で見て環状壁（１３）とは反対の側に肉薄の保護スリーブ（１４）が配置されており、該保護スリーブがその自由端部に長手方向軸線Ａに対して最小の間隔を有している、請求項１から１１までのいずれか１項記載のロールベローズ。