DE4205678C2 - Faltenbalg - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Faltenbalg aus elastischem Material mit einem Führungskörper, wobei der Faltenbalg mit einem ersten Bund mit insbesondere größerem Durch­ messer und einem zweiten Bund mit insbesondere kleinerem Durchmesser auf relativ zueinander in abwinkelbarer und/oder axial verschieblicher Stellung drehbaren Rota­ tionsteilen festgelegt ist, und einen zwischen zumindest einer oder mehreren ersten verformbaren und beweglichen Falten und zumindest einer oder mehreren zweiten verform­ baren und beweglichen Falten liegenden Führungsabschnitt aufweist, der auf dem mit einem der Rotationsteile verbun­ denen Führungskörper gehalten ist. Ein derartiger Falten­ balg ist insbesondere zur Abdichtung sogenannter Gleich­ laufdrehgelenke geeignet, wobei der größere Bund regel­ mäßig auf einem Gelenkaußenteil und der kleinere Bund regelmäßig auf einer in ein Gelenkinnenteil eingesteckten Anschlußwelle festgelegt wird. Faltenbälge sind empfind­ lich 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.

Aus der DE-AS 22 05 798 ist ein Faltenbalg der obengenann­ ten Art bekannt, der an eine spezielle Form von Gelenken angepaßt ist, bei denen ein Käfig zur Führung von Kugeln aus einem Gelenkaußenteil in Richtung auf die Anschluß­ welle so weit vorsteht, daß er einen Führungskörper für einen Faltenbalg bilden kann. Der Faltenbalg wird dabei mit einem Führungsabschnitt auf dem genannten Käfig rela­ tiv zu diesem unbeweglich festgelegt. Da der Käfig funk­ tionsbedingt auf die winkelhalbierende Ebene im Verhältnis zum Schnittwinkel der Achsen des Gelenkaußenteils und der Anschlußwelle geführt wird, erfährt auch der Führungs­ abschnitt des Faltenbalgs eine Zwangssteuerung, die zu einer ungleichmäßigen Verformung und Belastung der Falten­ gruppen zu beiden Seiten des Führungsabschnittes im Ver­ hältnis zueinander führen kann. Ein Faltenbalg dieser Art setzt eine bestimmte Gelenkbauform voraus.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, einen Faltenbalg der obengenannten Art bereitzu­ stellen, der Fliehkräfte im Betrieb ohne Beschädigungs- und Verschleißgefahr aufnimmt, wobei er einer möglichst gleichmäßigen geringen Belastung über der Länge bei Ab­ winkelung der Rotationsteile zueinander unterliegen soll.

Die Lösung hierfür ist dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskörper außen durch eine Kugelabschnittsfläche eingehüllt wird, und daß der Führungsabschnitt winkel­ beweglich auf dem Führungskörper geführt ist. Ein derarti­ ger erfindungsgemäßer Faltenbalg ist mit dem insbesondere etwa mittig angeordneten Führungsabschnitt zentriert, so daß ein unkontrollierter Kontakt der Innenseiten der Fal­ tentäler mit den Rotationsteilen vermieden wird. Der Fal­ tenbalg kann bei Abwinklung der Rotationsteile gegeneinan­ der eine natürliche, bezogen auf seine Längsachse etwa S-förmige Biegelinie einnehmen, wobei selbst bei großen Winkeln noch ein Kontakt der äußeren Oberflächen der Fal­ ten miteinander vermieden wird. Hierdurch werden erfin­ dungsgemäß auch größere Verformungen des Faltenbalges, die ausschließlich auf angreifende Fliehkräfte zurückzuführen sind, vermieden. Dies ist besonders vorteilhaft für Fal­ tenbälge aus steifem Material, die hiernach zur Darstel­ lung größerer Beugewinkel und größerer Verschiebewege mit größerer Länge hergestellt werden können, ohne daß eine Gefährdung infolge von Fliehkräften im Betrieb entsteht. In bevorzugter Ausgestaltung ist der Führungsabschnitt zumindest um 15° winkelbeweglich gegenüber dem genannten Führungskörper ausgestaltet. Da der Führungsköper seiner­ seits insbesondere bevorzugt außenkugelig ausgeführt ist, bedeutet dies, daß der Führungsabschnitt in einer ersten bevorzugten Ausführung von kugelabschnittsförmiger Form ist und dabei einen kleineren axialen Kugelabschnitt um­ faßt als der Führungskörper, während in einer zweiten bevorzugten Ausführung der Führungsabschnitt zylindrisch ist und somit ohne weiteres gegenüber dem Führungskörper abwinkelbar. Der Führungskörper kann axial fest auf einem der Rotationsteile, insbesondere der obengenannten An­ schlußwelle festgelegt sein. In günstigerer Ausgestaltung ist er jedoch axial verschiebbar auf diesem Rotationsteil, d. h. speziell der Anschlußwelle geführt, so daß sich der Faltenbalg bei Beugung um so natürlicher unter gleich­ mäßiger Belastung der einzelnen Falten frei einstellen kann.

Zur Reduzierung einer verschleißverursachenden 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 zwi­ schen Führungsabschnitt des Faltenbalges und Führungs­ körper kann 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 stattfindet. Andere Ausgestaltungsformen 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 Anschluß- bzw. Antriebswelle in einer ersten Ausführung;

Fig. 1a zeigt einen Faltenbalg nach Fig. 1 in abgewinkel­ ter Stellung der Anschluß- bzw. Antriebswelle gegenüber dem Gleichlaufdrehgelenk.

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

Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Faltenbalg in mon­ tierter Stellung an einem Gleichlaufdrehgelenk mit koaxial ausgerichteter Anschluß- bzw. Antriebswelle 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 6, 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 6, 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 Führungsstück 20 der Antriebs­ welle 1 axial verschieblich ist.

In den Fig. 1 und 1a ist jeweils ein im wesentlichen kugelabschnittsförmiger Führungsabschnitt 6 am Faltenbalg ausgebildet. Der unmittelbare Kontakt zwischen Führungsab­ schnitt 6 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 6b formschlüssig mitgenommen wird und gegenüber dem Führungs­ körper 18 abwinkelbar gleitet. Es ist deutlich, daß der Führungsabschnitt 6 am Faltenbalg und die Führungsschale 25 auf der Außenseite auch andere einander angepaßte Formen haben könnten, ohne daß die Funktion hiervon beein­ trächtigt wäre. Die Führungsschale 25 kann zu Montage­ zwecken elastisch und am Umfang geschlitzt sein oder aus zwei längs oder quer geteilten Bestandteilen bestehen.

In den Fig. 1, 2, 3 sind Antriebswelle und Gelenkaußen­ teil 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. Infolgedessen hat sich der Faltenbalg so verformt, daß sich seine Mittellinie M S-förmig ausgebildet hat, wobei diese durch die Führung des Führungsabschnittes 6 auf dem Führungskörper 18 vorgegeben wird. Mit M′ ist gestrichelt eine Mittellinie 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.

Claims (8)

1. Faltenbalg (1) aus elastischem Material mit einem Führungskörper, wobei der Faltenbalg mit einem ersten Bund (2) mit insbesondere größerem Durchmesser und einem zweiten Bund (3) mit insbesondere kleinerem Durchmesser auf relativ zueinander in abwinkelbarer und/oder axial verschieblicher Stellung drehbaren Rotationsteilen festgelegt ist, und einen zwischen zumindest einer oder mehreren ersten verformbaren und beweglichen Falten (4) und zumindest einer oder mehre­ ren zweiten verformbaren und beweglichen Falten (5) liegenden Führungsabschnitt (6) aufweist, der auf dem mit einem der Rotationsteile verbundenen Führungs­ körper (18) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskörper (18) außen durch eine Kugel­ abschnittsfläche eingehüllt wird, und daß der Füh­ rungsabschnitt (6) winkelbeweglich auf dem Führungs­ körper (18) geführt ist.

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 einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsabschnitt (6) im wesentlichen kugel­ abschnittsförmig ist.

6. Faltenbalg nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Führungsabschnitt (6) 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 (6) gegenüber dem Führungskörper (18) erstreckt.

7. Faltenbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsabschnitt (6b) zylindrisch ist.

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