Faltenbalganordnung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Faltenbalganordnung mit einer Längsachse A zum Abdichten eines Ringspalts zwischen einem Gelenkaußenteil eines Tripodegelenks und einer mit einem Gelenkinnenteil des Tripodegelenks verbundenen Welle. Gelenkaußenteile von Tripodegelenken sind an ihrer Öffnungsseite am Außenumfang im Querschnitt dreiblättrig, d. h. entsprechend den Tripodezapfen und Rollenanordnungen des Gelenkinnenteils weisen sie drei Erhebungen und drei Ausnehmungen über dem Umfang mit gleichmäßigem Teilungswinkel auf. Sie erfüllen damit nicht die Voraussetzungen zu einem unmittelbaren Aufziehen von rotationssymmetrischen Faltenbälgen.
Es ist aus diesem Grund üblich, Faltenbälge zu verwenden, die einen Adapterring sowie einen hiermit verbundenen Balgabschnitt umfassen. Dabei kann der Adapterring mit einer entsprechend ausgebildeten Innenfläche auf der kleeblattförmige Außenfläche des Gelenkaußenteils aufgezogen werden.
Die DE 101 23 216 A1 zeigt eine solche Faltenbalganordnung bei der der Adapterring durch thermisches Schweißen oder durch Kleben mit dem Balgabschnitt verbunden ist. Am Adapterring sind über den Umfang regelmäßig verteilte Bereiche mit radialen Verdickungen ausgebildet. Im Adapterring können aufgrund dieser Massenanhäufungen beim Herstellen des Adapterrings Einfallstellen und Lunker entstehen. Außerdem führen die Massenanhäufungen zu einer ungleichmäßigen Abkühlung des Adapterrings, wodurch die Verzugsneigung aufgrund von Schwindungsdifferenzen erhöht wird.
Aus der EP 0 915 264 A2 ist eine im Blasformverfahren hergestellte Faltenbalganordnung bekannt, die einen Faltenbalg sowie einen hiermit einstückig verbundenen Adapterring umfaßt. Der Adapterring weist - im Querschnitt betrachtet - an ein Geienkaußenteil angepaßte innere Wandabschnitte sowie einen zylindrischen äußeren Wandabschnitt auf. Zwischen den inneren Wandabschnitten und dem zylindrischen äußeren Wandabschnitt sind radial verlaufende federnde Rippen vorgesehen, deren Dicke in etwa der Dicke der Wandabschnitte entspricht.
Die EP 1 182 372 A2 zeigt eine ähnliche im Blasformverfahren einstückig hergestellte Faltenbalganordnung mit einem Faltenbalg zum Verbinden mit einer Welle und einem Adapterring zum Verbinden mit einem Gelenkaußenteil. Der Adapterring hat radial außen eine zylindrische und radial innen eine der Außenkontur des Gelenkaußenteils angepaßte dreiblättrige Kontur. In den so gebildeten Bereichen radial größerer Dicke der Wandung sind eine Mehrzahl paralleler Schlitze in zur Längsachse der Faltenbalganordnung senkrechten Ebenen vorgesehen.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Faltenbalg zum Abdichten eines Ringspalts zwischen einem Gelenkaußenteil eines Tripodegelenks und einer mit einem Gelenkinnenteil des Tripodegelenks verbundenen Welle vorzuschlagen, der gute Abdichtungseigenschaften bei gleichzeitig verbesserter Herstellbarkeit sowie einen geringen Verzug beim Erstarren aufweist.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Faltenbalg, der zum Abdichten eines Ringraums zwischen einem Gelenkaußenteil eines Tripodegelenks und einer mit einem Gelenkinnenteil des Tripodegelenks verbundenen Welle dient, vorgeschlagen, welcher einen elastischen Adapterring zum Anschließen an das Gelenkaußenteil und einen hiermit verbundenen elastischen Balgabschnitt, der sich zwischen dem Adapterring und einem Bund zum Befestigen auf der Welle erstreckt, umfaßt, wobei der Adapterring eine zylindrische Außenfläche und eine im Querschnitt an die Außenkontur des Gelenkaußenteils angepaßte Innenfläche zum formschlüssigen Aufsitzen auf dem Gelenkaußenteil aufweist, wobei zumindest in Teilbereichen des Adapterrings eine Vielzahl von Löchern vorgesehen ist, die von einer Stirnfläche des Adapterrings ausgehen und wabenartig angeordnet sind.
Ein derartiger Faltenbalg hat den Vorteil, daß es auch im Bereich radialer Verdickungen zwischen der Innenfläche und der Außenfläche des Adapterrings nicht zu einer Materialanhäufung kommt. Auf diese Weise ist die Gefahr von Lunkerbildung beim Abkühlen des spritzgeformten Adapterrings minimiert und es entsteht nur geringer Verzug aufgrund von Schrumpfungen. Des weiteren ist der erfindungsgemäße Adapterring radial elastisch federnd ausgebildet, so daß die Innenfläche durch Festziehen eines Spannbandes auch im Bereich der Verdickungen gut dichtend an der kleeblattförmigen Außenfläche des Gelenkaußenteils anliegt und radial nach innen beaufschlagt wird. Außerdem bietet die löchrige Struktur den Vorteil, daß der Adapterring in diesen mit Löchern versehenen Bereichen eine hohe Steifigkeit im Vergleich mit einem Adapterring mit Rippen aufweist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform verlaufen die Löcher parallel zur Längsachse des Faltenbalgs. Dabei sind die Löcher vorzugsweise als Sacklöcher ausgebildet und der Balgabschnitt ist radial im Bereich der Außenfläche mit dem Adapterring verbunden. Damit im Adapterring die Massenanhäufungen möglichst gering gehalten werden, erstrecken sich die Löcher nahezu über die gesamte axiale Tiefe des Adapterrings. Dies hat den Vorteil, daß ein blasgeformter Balgabschnitt rotationssymmetrisch mit kreiszylindrischem Querschnitt im Anschlussbereich zum Adapterring gestaltet sein kann, so daß Spannungen im Balgabschnitt bei Betrieb des Tripodegelenks gleichmäßig verteilt sind. Für bestimmte Anwendungsfälle kann auch vorgesehen sein, daß die Löcher als Durchgangslöcher gestaltet sind und der Balgabschnitt radial im Bereich der Innenfläche mit dem Adapterring verbunden ist. In Konkretisierung der Erfindung ist vorgesehen, daß zumindest in einem Radialschnitt durch den Adapterring zumindest zwei Löcher auf Kreisen mit unterschiedlichen Radien benachbart zueinander angeordnet sind. Insbesondere können auch drei und mehr Löcher radial benachbart zueinander angeordnet sein. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die Bereiche mit radialen Verdickungen eine besonders hohe Steifigkeit aufweisen.
Nach einer zweiten Lösung wird ein Faltenbalg mit einer Längsachse vorgeschlagen, der zum Abdichten eines Ringraums zwischen einem Gelenkaußenteil eines Trip-
odegelenks und einer mit einem Gelenkinnenteil des Tripodegelenks verbundenen Welle dient, umfassend einen elastischen Adapterring zum Anschließen an das Geienkaußenteil und einen hiermit verbundenen elastischen Balgabschnitt, der sich zwischen dem Adapterring und einem Bund zum Befestigen auf der Welle erstreckt, wobei der Adapterring eine zylindrische Außenfläche und eine im Querschnitt an die Außenkontur des Gelenkaußenteils angepaßte Innenfläche zum formschlüssigen Aufsitzen auf dem Gelenkaußenteil aufweist, wobei zumindest in Umfangs- Teilbereichen des Adapterrings eine Vielzahl von Löchern vorgesehen ist, die von einer Außenfläche des Adapterrings ausgehen und wabenartig angeordnet sind. Diese Ausführungsform bietet dieselben Vorteile hinsichtlich der Steifigkeit wie die obengenannte Ausführungsform.
In Konkretisierung ist vorgesehen, daß die Löcher radial zur Längsachse verlaufen. Sie haben untereinander einen in etwa gleichen Querschnitt und sind im wesentlichen gleichmäßig in der Wandung verteilt und gleich dicht gepackt. Vorzugsweise sind die Löcher als Sacklöcher gestaltet, so daß der Gelenkraum abgedichtet ist und keinerlei Schmiermittel aus dem oder Schmutz in den Gelenkraum gelangen kann. Dabei ist der Balgabschnitt in bevorzugter Ausgestaltung rotationssymmetrisch und radial im Bereich der Außenfläche mit dem Adapterring verbunden. Um die Bereiche mit größerer Massenanhäufung gering zu halten, ist vorgesehen, daß sich die Löcher des Adapterrings nahezu bis zur Innenfläche radial erstrecken.
In bevorzugter Ausgestaltung der beiden genannten Ausführungsformen, d. h. derjenigen mit von der Stirnfläche ausgehenden Löchern und derjenigen mit von der Außenfläche ausgehenden Löchern, sind die Löcher im Adapterring leicht konisch gestaltet. Hierdurch wird die Entformung nach dem Spritzblasvorgang erleichtert. Die Löcher können einen runden oder elliptischen, aber auch einen mehreckigen, insbesondere einen sechseckigen Querschnitt aufweisen. Ein sechseckiger Querschnitt hat den Vorteil, daß die zwischen benachbarten Löchern gebildete Wandung eine konstante Dicke aufweist. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der Adapterring im Bereich der Löcher eine gleichmäßige Festigkeit aufweist. Vorzugsweise sind die Löcher in höchster Packungsdichte nebeneinander angeordnet, wobei jeweils zwischen zwei benachbarten Löchern ein tragender Steg gebildet ist.
Eine weitere Lösung der oben genannten Aufgabe besteht in einem Faltenbalg mit einer Längsachse, der zum Abdichten eines Ringraums zwischen einem Geienkaußenteil eines Tripodegelenks und einer mit einem Gelenkinnenteil des Tripodegelenks verbundenen Welle dient, umfassend einen elastischen Adapterring zum Anschließen an das Gelenkaußenteil und einen hiermit verbundenen elastischen Balgabschnitt, der sich zwischen dem Adapterring und einem Bund zum Befestigen auf der Welle erstreckt, wobei der Adapterring eine zylindrische Außenfläche und eine im Querschnitt an die Außenkontur des Gelenkaußenteils angepaßte Innenfläche zum formschlüssigen Aufsitzen auf dem Gelenkaußenteil aufweist, wobei zumindest in Umfangs-Teilbereichen des Adapterrings eine Vielzahl von porenförmigen Hohlräumen vorgesehen ist. Dieser Faltenbalg bietet dieselben Vorteile, wie die oben beschriebenen Faltenbalge mit einer Vielzahl von Löchern im Adapterring.
Vorzugsweise weisen die Hohlräume in etwa gleiche Durchmesser auf und sind im wesentlichen gleichmäßig verteilt. Es ist insbesondere vorgesehen, daß die Hohlräume in engster Packungsdichte angeordnet sind, so daß der Adapterring eine besonders hohe Steifigkeit in den Bereichen mit radialen Verdickungen aufweist. Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Hohlräume allseitig geschlossen, so daß der Adapterring den Ringraum des Gelenks dichtend abschließt und kein Schmiermittel nach außen gelangen kann. Nach einer hierzu alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Hohlräume zumindest teilweise untereinander offenporig ausgebildet sind, wobei zumindest eine der beiden Stirnflächen und zumindest eine der beiden Umfangsflächen porenfrei geschlossen ausgestaltet ist. Auf diese Weise ist ebenfalls gewährleistet, daß der Ringraum des Gelenks dichtend abgeschlossen ist.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind der Adapterring und der Balgabschnitt nach den oben genannten Lösungen einstückig ausgebildet und im Spritzblasverfahren hergestellt. Dabei sind der Adapterring und der Balgabschnitt aus einem thermoplastischen Elastomer hergestellt. Nach einer hierzu alternativen Ausführungsform sind der Adapterring und der Balgabschnitt zweiteilig ausgebildet und nachträglich miteinander verbunden. Zum Verbinden der beiden Bauteile können
herkömmliche formschiüssige oder stoffschlüssige Fügeverfahren, insbesondere Kleben oder Schweißen, Anwendung finden. Vorzugsweise sind der Adapterring und der Balgabschnitt aus einem thermoplastischen Elastomer hergestellt, wobei andere Werkstoffkombinationen, beispielsweise Adapterring aus Gummi und Balgabschnitt aus thermoplastischem Elastomer, nicht ausgeschlossen sind.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend beschrieben. Darin zeigt
Figur 1 einen erfindungsgemäßen Faltenbalg in einer ersten Ausführungsform in perspektivischer Ansicht;
Figur 2 einen Ausschnitt vom Faltenbalg nach Figur 1 in Axialansicht auf den Adapterring;
Figur 3 den Faltenbalg nach Figur 1 im Längsschnitt;
Figur 4 einen erfindungsgemäßen Faltenbalg in einer zweiten Ausführungsform in perspektivischer Ansicht.
Figur 5 den Faltenbalg nach Figur 4 im Querschnitt durch den Adapterring;
Figur 6 einen erfindungsgemäßen Faltenbalg in einer dritten Ausführungsform im Längsschnitt und
Figur 7 den Faltenbalg nach Figur 6 im Querschnitt durch den Adapterring.
In den Figuren 1 , 2 und 3, welche im folgenden gemeinsam beschrieben werden, ist ein Faltenbalg 1 dargestellt, welcher einen Adapterring 2 und einen Balgabschnitt 3 aufweist. Der Adapterring 2 und der Balgabschnitt 3 sind einstückig ausgebildet und bestehen aus einem elastischen Material, insbesondere aus thermoplastischem oder elastomerem Kunststoff. Der Faltenbalg 1 dient zum Abdichten des Gelenkraumes eines nicht dargestellten Tripodegelenks, welches ein Gelenkaußenteil mit im Quer-
schnitt kleeblattförmige Außenkontur, ein Gelenkinnenteil, das in das Geienkaußenteil eingreift, sowie einen Tripodestem und Rollenanordnungen umfaßt. In den Trip- odestem ist eine Welle zur Drehmomentübertragung eingesetzt. Der Gelenkraum zwischen dem Gelenkaußenteil und der Welle wird durch den Balgabschnitt 3 überbrückt, der rotationssymmetrisch gestaltet ist. Eine erste Ringfalte 4 des Balgabschnitts 3 ist mit dem Adapterring 2 verbunden. Ein Bund 5 sitzt auf der Welle abgedichtet auf, wobei eine radial innen teilweise umlaufende Ringwulst 17 in eine entsprechende Ringnut der Welle zur axialen Fixierung eingreifen kann. Zum Befestigen des Bundes 5 auf der Welle ist eine Ringnut 6 vorgesehen, in die ein nicht dargestelltes Spannband eingreifen kann.
Der Adapterring 2 weist radial außen eine zylindrische Außenfläche 10 mit regelmäßig über den Umfang verteilten radialen Vorsprüngen 7 auf, gegen die ein ebenfalls nicht dargestelltes Spannband zum Befestigen des Adapterringes auf dem Geienkaußenteil in Anlage bringbar ist. Radial innen weist der Adapterring 2 eine Innenfläche 8 mit einer teilweise umlaufenden Ringwulst 16 auf, die in eine entsprechende Ringnut in der Außenfläche des Gelenkaußenteils eingreifen kann. Die Innenfläche 8 ist im Querschnitt an die Außenkontur des Gelenkaußenteiles angepaßt, so daß der Adapterring 2 auf das Gelenkaußenteil dichtend aufgezogen werden kann. Durch diese Ausgestaltung hat der Adapterring 3 regelmäßig über den Umfang abwechselnd verteilte Ausnehmungen 9 und Verdickungen 11.
Um im Bereich der Verdickungen 11 Massenanhäufungen, die zu einer ungleichmäßigen Abkühlung des Adapterringes und damit zu Verzug führen, zu vermeiden, sind von der Radialfläche 13 ausgehende und sich axial erstreckende Löcher 12 vorgesehen, wobei in einer Längsebene mehrere Löcher radial benachbart zueinander angeordnet sind. Die Löcher weisen in etwa einen gleichen Querschnitt auf und sind im wesentlichen gleichmäßig verteilt und in hoher Packungsdichte parallel zueinander angeordnet, was hier als wabenartige Struktur bezeichnet ist. Wie insbesondere aus Figur 3 hervorgeht, sind die Löcher 12 als Sacklöcher gestaltet, wobei sich die Lochenden mit axialem Abstand zu der dem Balgabschnitt 3 zugewandten Radialfläche 14 befinden, so daß der Gelenkraum nach außen abgedichtet ist. Um eine gute Entformbarkeit nach dem Spritzblasen zu gewährleisten, sind die Löcher 12 über ihre
axiale Erstreckung leicht konisch gestaltet.
Der erfindungsgemäße Faltenbalg 1 mit wabenartiger Struktur im Adapterring 2 hat den Vorteil, daß Massenanhäufungen reduziert sind. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß beim Abkühlen auftretende Schrumpfungen und sich hieraus ergebender Verzug minimiert, sowie Gewicht eingespart wird. Des weiteren ist der Adapterring 2 mit wabenartiger Struktur in Bezug auf einen Adapterring mit radialen Rippen relativ steif ausgebildet und hat im Vergleich mit einem Vollkörper eine hohe Elastizität. Auf diese Weise liegt die Innenfläche 8 in aufgezogenem Zustand des Adapterringes 2 auf das Gelenkaußenteil über den ganzen Umfang dichtend an der Außenfläche des Gelenkaußenteiles an und wird nach radial innen beaufschlagt.
In den Figuren 4 und 5, die im folgenden gemeinsam beschreiben werden, ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Faltenbalgs dargestellt. Gleiche Einzelheiten sind mit gleichen Bezugziffern versehen wie in den Figuren 1 bis 3, weswegen auf die obige Beschreibung Bezug genommen wird. Im Unterschied zur Ausführungsform nach Figur 1 weist der vorliegende Adapterring 2' im Bereich seiner radialen Verdickungen 11' von der zylindrischen Außenfläche 10' ausgehende und sich radial nach innen erstreckende Löcher 12' auf. Diese haben in etwa einen gleichen Querschnitt und sind im wesentlichen gleichmäßig verteilt und in hoher Pak- kungsdichte zueinander angeordnet, so daß sie eine wabenartige Struktur bilden. Dabei sind die Löcher 12' als Sacklöcher gestaltet, wobei sich die Lochenden mit radialem Abstand zur Innenfläche 8' des Adapterrings 2' befinden, wie insbesondere aus Figur 5 hervorgeht. Die Löcher 12' weisen einen runden Querschnitt auf und verjüngen sich nach radial innen. Durch die konische Ausgestaltung wird gewährleistet, daß die zum Herstellen eingesetzten Formwerkzeuge mit Kernen zur Bildung der Löcher nach dem Spritzblasen leicht wieder entformt werden können, da so die Reibungskräfte zwischen den Kernen und den Wandungen der Löcher 12' gering sind. Diese Ausführungsform mit radial verlaufenden Löchern 12' bietet dieselben Vorteile wie die Ausführungsform mit axial verlaufenden Löchern nach den Figuren 1 bis 3.
Die Figuren 6 und 7, welche im folgenden gemeinsam beschrieben werden, zeigen eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Faltenbalgs. Dabei sind
gleiche Einzelheiten mit gleichen Bezugsziffern versehen wie in Figur 1 ; insofern wird auf die obige Beschreibung Bezug genommen. Im Unterschied zu den anderen Ausführungsformen weist der vorliegende Faltenbaig 1" eine Vielzahl von porenförmigen Hohlräumen 15 auf. Die Hohlräume 15 haben alle in etwa den gleichen Durchmesser und sind in hoher Packungsdichte angeordnet. Es ist ersichtlich, daß die Innenfläche 8", die Außenfläche 10" sowie die dem Balgabschnitt 3" zugewandte Radialfläche 14" des Adapterrings 2" porenfrei geschlossen ausgebildet sind, so daß der Gelenkraum nach außen hin abgedichtet ist und kein Schmutz hinein oder Schmiermittel heraus gelangen kann. Der erfindungsgemäße Faltenbalg 1" mit schaumförmiger Struktur in den Bereichen mit Verdickungen 11" des Adapterrings 2" hat den Vorteil, daß Massenanhäufungen reduziert sind. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß beim Abkühlen auftretende Schrumpfungen und sich hieraus ergebender Verzug minimiert, so wie Gewicht eingespart wird. Des weiteren ist der Adapterring 2" mit schaumförmiger Struktur in Bezug auf einen Adapterring mit Rippen relativ steif ausgebildet. Auf diese Weise liegt die Innenfläche 8" in aufgezogenem Zustand des Adapterrings 2" auf das Gelenkaußenteil über den ganzen Umfang dichtend an der Außenfläche des Gelenkaußenteiles an und wird nach radial innen beaufschlagt.
Faltenbalganordnung
Bezugszeichenliste
1 Faltenbalg
2 Adapterring
3 Balgabschnitt
4 Erster Bund
5 Zweiter Bund
6 Ringnut
7 Vorsprung
8 Innenfläche
9 Ausnehmung
10 Außenfläche
11 Verdickung
12 Loch
13 Radialfläche
14 Radialfläche
15 Hohlraum
16 Ringwulst
17 Ringwulst
A Längsachse