WO1998038435A1 - Rollbalg aus thermoplastischem elastomer - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a bellows for sealing a swivel joint, with a first collar of larger diameter for fixing on an outer joint part of the swivel joint and with a second collar of smaller diameter for fixing on a shaft on an inner joint part of the swivel joint and a half-toroidal, connecting the bundle-shaped wall.
  • roller bellows are preferable to the bellows, which are also known, since they are less sensitive to the action of high centrifugal forces and remain dimensionally stable even under the influence of the grease filling of the joint.
  • a roller bellows of this type is known from DE 195 44 911 A1.
  • a bellows made of thermoplastic elastomer is described in DE 40 37 482 A1.
  • the object of the present invention is to provide a rolling bellows which can withstand extreme loads conditions, ie very high flexion angles even at high speeds over the entire joint life with common load spectra.
  • the bellows is an injection molded or blow molded product, the bellows consists of a thermoplastic elastomer, the elastomer is irreversibly cross-linked to a degree between 15 and 85%.
  • thermoplastic elastomer in injection molding or blow molding and the subsequent irreversible crosslinking of the thermoplastic elastomer used in the range of a degree of crosslinking of between 15 and 85% is essential for the desired dimensional stability even at high speeds and high bending angles.
  • a cross-linking chemical nature the elastomer loses its thermoplastic property.
  • the irreversible crosslinking provides effective protection against undesired deformations at temporarily high operating temperatures of the rolling bellows.
  • the bellows according to the invention can thus be damage-free increased loads, d. H.
  • the rolling bellows can be manufactured with increased precision, in particular with a wall thickness that is exactly maintained, so that the influence of unbalance can be significantly reduced. In view of the desired high speeds, this is of particular importance.
  • the crosslinking according to the invention is by chemical or thermal processes or in particular by irradiation of the Manufacture injection molded part with ß- or y-rays.
  • the crosslinking of polymers and rubber under the influence of high-energy radiation is known as such, for example by G. Schreier, constructing with plastics, Kunststoff, 1972.
  • thermoplastic elastomers which have the required strength properties and which can be crosslinked in the desired manner, those based on ester are proposed.
  • Values of 45 to 65 ° can be given as particularly preferred ranges of the degree of crosslinking, in which on the one hand the flexibility of the rolling bellows is still sufficiently large, on the other hand the improved properties with regard to mechanical strength and temperature resistance are significantly increased.
  • roller bellows according to the invention and suitable methods for its production are mentioned in the subclaims, to which reference is hereby made.
  • a quadripode joint 1 with an inserted shaft 2 and a rolling bellows 3 is shown in a longitudinal section.
  • the bellows has in the usual way an outer collar 4 which is bead-shaped and which is clamped to a ring part 6 with a retaining ring 5.
  • This ring part 6 is in turn clamped on the outer joint part 7 of the quadripode joint 1.
  • the outer joint part 7 has a flange 8 for connection to a first connection part.
  • a second collar 9 of the rolling bellows is fixed on the shaft 1 by means of a tensioning band 10.
  • This shaft 1 is inserted into the inner joint part 11 of the joint 1.
  • the first collar 4 and the second collar 9 are substantially uniform over one thick semi-toroidal Baigwand 12 connected to each other, which thus seals the joint on the shaft side.
  • the shape of the bellows is essentially the same as that of the prior art.
  • the bellows according to the invention is produced in the form shown as an injection molded product.

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Abstract

Rollbalg zur Abdichtung eines Drehgelenks, mit einem ersten Bund grösseren Durchmessers zum Festlegen auf einem Gelenkaussenteil des Drehgelenks und mit einem zweiten Bund kleineren Durchmessers zum Festlegen auf einer Welle an einem Gelenkinnenteil des Drehgelenks und einer halbtorusförmigen, die Bunde verbindenden Balgwandung, wobei der Rollbalg ein Spritzgiess- oder Blasformerzeugnis darstellt, der Rollbalg aus einem thermoplastichen Elastomer besteht, und das Elastomer zu einem Grad zwischen 15 und 85 % irreversibel vernetzt ist.

Description

Rollbalg aus thermoplastischem Elastomer
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Rollbalg zur Abdichtung eines Drehgelenks, mit einem ersten Bund größeren Durchmessers zum Festlegen auf einem Gelenkaußenteil des Drehgelenks und mit einem zweiten Bund kleineren Durchmessers zum Festlegen auf einer Welle an einem Gelenkinnenteil des Drehgelenks und einer halbtorusformigen, die Bunde verbindenden Baigwandung.
Insbesondere bei Gelenkanwendungen mit hoher Drehzahl sind Roll- bälge den ebenfalls bekannten Faltenbälgen vorzuziehen, da sie weniger empfindlich gegen die Einwirkung hoher Fliehkräfte sind und auch unter dem Einfluß der Fettfüllung des Gelenkes formstabil bleiben. Ein Rollbalg dieser Art ist aus der DE 195 44 911 A1 bekannt. Ein Faltenbalg aus thermoplastischem Elastomer ist in der DE 40 37 482 A1 beschrieben.
Bei fortschrittlichen Gelenkkonstruktionen, die bei hohen Drehzahlen auch hohe Beugewinkel zulassen, haben sich bisher eingesetzte Rollbälge aus Gummi als unzureichend erwiesen. Aufgrund der inneren Wärmeentwicklung im Gelenk sind hierbei ausreichende Standzeiten des Rollbalges nicht mehr möglich. Gummi ist nicht ausreichend beständig gegen das Fett der Fettfüllung. Ein Kontakt mit dem Fett ist jedoch aufgrund eines hohen erforderlichen Füllungsgrades unvermeidlich.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Rollbalg bereitzustellen, der extremen Belastun- gen, d. h. sehr hohen Beugewinkeln auch bei hohen Drehzahlen über die gesamte Gelenklebensdauer bei üblichen Lastkollektiven standhält .
Die Lösung hierfür umfaßt die Kombination der Merkmale:
der Rollbalg stellt ein Spritzgieß- oder Blasformerzeugnis dar, der Rollbalg besteht aus einem thermoplastischen Elastomer, das Elastomer ist zu einem Grad zwischen 15 und 85 % irreversibel vernetzt.
Wesentlich für die gewünschte Formstabilität auch bei hohen Drehzahlen und hohen Beugewinkeln ist die Verwendung eines thermoplastischen Elastomers beim Spritzgießen oder Blasformen und die anschließende irreversible Vernetzung des eingesetzten thermoplastischen Elastomers im Bereich eines Vernetzungsgrades zwischen 15 und 85 %. Durch diese Vernetzung der Moleküle, d. h. eine Vernetzung chemischer Natur, verliert das Elastomer seine thermoplastische Eigenschaft. Gegenüber unvernetztem thermoplastischem Elastomer gibt die irreversible Vernetzung einen wirksamen Schutz gegen unerwünschte Verformungen bei zeitweilig hohen Betriebstemperaturen des Rollbalges. Der erfindungsgemäße Rollbalg kann somit schadensfrei erhöhten Belastungen, d. h. hohen Drehzahlen bei hohen Beugewinkeln, auch unter Temperaturerhöhung des Materials unterworfen werden, ohne daß hierbei Schäden oder Ausfälle eintreten. Das Material erhält eine höhere Dauerfestigkeit gegen Ermüdung. Bei einem Übergang vom Blasformverfahren auf das Spritzgießverfahren läßt sich der Rollbalg mit erhöhter Präzision, insbesondere mit exakt eingehaltener Wandstärke herstellen, so daß der Einfluß von Unwuchten wesentlich reduziert werden kann. Im Hinblick auf die angestrebten hohen Drehzahlen ist dies von besonderer Bedeutung.
Die erfindungsgemäße Vernetzung ist durch chemische oder thermische Verfahren oder insbesondere durch Bestrahlung des Spritzgießteils mit ß- oder y-Strahlen herzustellen. Das Vernetzen von Polymeren und Kautschuk unter dem Einfluß energiereicher Strahlung ist als solches bekannt, z. b. durch G. Schreier, Konstruieren mit Kunststoffen, München, 1972.
Als bevorzugte thermoplastische Elastomere, die die erforderlichen Festigkeitseigenschaften haben und die in der gewünschten Weise vernetzbar sind, werden solche auf Esterbasis vorgeschlagen.
Als besonders bevorzugte Bereiche des Vernetzungsgrades können Werte von 45 bis 65° angegeben werden, bei denen einerseits die Flexibilität des Rollbalges noch ausreichend groß ist, andererseits die verbesserten Eigenschaften hinsichtlich mechanischer Belastbarkeit und Temperaturbeständigkeit wesentlich gesteigert sind.
Bevorzugte Ausfuhrungsformen des erfindungsgemäßen Rollbalgs und geeignete Verfahren zu seiner Herstellung sind in den Unteransprüchen genannt, auf die hiermit Bezug genommen wird.
Ein erfindungsgemäßer Rollbalg wird nachstehend anhand einer Zeichnung erläutert.
In einem Längsschnitt ist ein Quadripode-Gelenk 1 mit einer eingesteckten Welle 2 und einem Rollbalg 3 gezeigt. Der Rollbalg hat in üblicher Weise einen äußeren Bund 4, der wulstförmig ist und der mit einem Haltering 5 an einem Ringteil 6 eingeklemmt ist. Dieses Ringteil 6 ist wiederum auf dem Gelenkaußenteil 7 des Quadripode-Gelenks 1 aufgeklemmt . Das Gelenkaußenteil 7 hat einen Flansch 8 zum Anschluß an ein erstes Anschlußteil.
Ein zweiter Bund 9 des Rollbalgs ist mittels eines Spannbandes 10 auf der Welle 1 festgelegt. Diese Welle 1 ist in das Gelenkinnenteil 11 des Gelenks 1 eingesteckt. Der erste Bund 4 und der zweite Bund 9 werden über eine im wesentlichen gleichmäßig dicke halbtorusformige Baigwandung 12 miteinander verbunden, die das Gelenk somit wellenseitig abdichtet. Die Form des Rollbalges ist im wesentlichen übereinstimmend mit Rollbälgen nach dem Stand der Technik. Der erfindungsgemäße Rollbalg wird in der dargestellten Form als Spritzgießerzeugnis hergestellt.

Claims

Rollbalg aus thermoplastischem ElastomerPatentansprüche
1. Rollbalg zur Abdichtung eines Drehgelenks, mit einem ersten Bund größeren Durchmessers zum Festlegen auf einem Gelenkaußenteil des Drehgelenks und mit einem zweiten Bund kleineren Durchmessers zum Festlegen auf einer Welle an einem Gelenkinnenteil des Drehgelenks und einer halbtorusformigen, die Bunde verbindenden Baigwandung, wobei
der Rollbalg ein Spritzgieß- oder Blasformerzeugnis darstellt, der Rollbalg aus einem thermoplastischen Elastomer besteht, und das Elastomer zu einem Grad zwischen 15 und 85 % irreversibel vernetzt ist.
2. Rollbalg nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Elastomer ein solches auf Esterbasis ist.
3. Rollbalg nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß • das Elastomer zu einem Grad zwischen 45 und 65 % vernetzt ist.
. Verfahren zur Herstellung eines Rollbalgs nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rollbalg aus unvernetztem thermoplastischen Elastomer mittels Spritzgießen oder Blasformen ausgeformt wird und durch eine Nachbehandlung das Elastomer zu einem Grad zwischen 15 und 85 % irreversibel vernetzt wird.
5. Verfahren zur Herstellung eines Rollbalgs nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vernetzung durch ß- oder /-Bestrahlung erzeugt wird.
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