DE3600444C2

DE3600444C2 -

Info

Publication number: DE3600444C2
Application number: DE3600444A
Authority: DE
Inventors: Hidemi Takahama Aichi Jp Sugiura; Mikio Nagoya Aichi Jp Ukai; Kenji Inazawa Aichi Jp Miyamoto
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1985-01-10
Filing date: 1986-01-09
Publication date: 1988-03-03
Also published as: CA1333181C; DE3600444A1; US4852891A

Description

Die Erfindung betrifft einen staubdichten Faltenbalg aus ther moplastischem Material gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Die staubdichten Faltenbälge sind vorgesehen z. B. für Kugel gelenke, Lenkzahnstangen bei Fahrzeugen und bei Verbindungen mit konstanter Geschwindigkeit.

Faltenbälge werden üblicherweise aus Kautschuk, wie Chloro prenkautschuk (CR), hergestellt. Im Hinblick auf die Formbe arbeitbarkeit und hauptsächlich die Verbesserung der Kalt beständigkeit wurde jedoch das Formen von thermoplastischen Kunststoffen untersucht und teilweise in der Praxis angewen det. Solche Faltenbälge werden durch Blasformen (insbeson dere Spritzblasformen) hergestellt. Dabei wird der stationä re Ring während des Blasformens an der Verbindungsseite zum Balg hingezogen. Daher ist es schwierig, die aufrechte Innen umfangsbasiswand des stationären Rings im Faltenbalg in einem nahezu vertikalen Zustand, d. h., spitz, zu formen. Insbesondere wenn der stationäre Ring an der durchmesserkleineren Seite vorhanden ist, ist diese Tendenz aufgrund der kleinen Abmes sungen bedeutungsvoll.

Aus dem DE-GM 81 32 242 ist ein Faltenbalg für Gelenkverbin dungen bekannt, bei dem die beiden Manschetten jeweils auf ihrer Innenfläche Rillen aufweisen, die zur Verbesserung des Sitzes auf der Oberfläche des Wellenstummels vorgesehen sind. Bezüglich der Einhüllenden für diese Rippen macht die Druck schrift keinerlei Angaben. Das Problem der Ausformung wird dabei nicht angesprochen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Faltenbalg so auszubilden, daß das Entformen beim Herstellen des Faltenbalges erleichtert und gleichzeitig die Abdichtung beim Einsatz verbessert wird, sowie ein Verfahren zur Her stellung eines derartigen Faltenbalgs anzugeben.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 3 gelöst.

Die Erfindung bringt folgende Vorteile mit sich:

(a) Da die Innenumfangsbasiswand des stationären Rings nahe zu im vertikalen Zustand geformt wird, ist der stationäre Ring sicher an einem Ende der Eingriffsnut festgelegt. Folglich braucht der stationäre Ring nicht unter Zuhilfe nahme einer Kautschukhülle mit einem zugbeständigen Flansch angebracht zu werden, die bei üblichen Auslegungen erfor derlich ist. Somit läßt sich das Anbringen des Faltenbalgs vereinfachen, und die Vorteile einer Schnappverbindung mit Paßsitz kommen voll zum Tragen. Die Paßverbindung des statio nären Rings mit der Eingriffsnut ermöglicht eine leichte Fest legung.
(b) Da die aufrechte Innenumfangsbasiswand des stationären Rings mit dem Balg über die Hülse verbunden ist, wird die Bewegung des Balgs während der hin- und hergehenden Bewe gung der Gelenkwelle nicht direkt auf den stationären Ring übertragen, sondern der stationäre Ring ist in der Ein griffsnut sicher festgelegt und man erhält verbesserte Dichtungseigenschaften.
(c) Da das Blasformen erfolgt, während der stationäre Ring und die Hülse in der Form gehalten sind, ist der stationäre Ring kaum der Zugkraft des Balgs ausgesetzt. Die aufrechte Innenumfangsbasiswand des stationären Rings kann dadurch leicht nahezu senkrecht zur Faltenbalgachse erhalten werden.

Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Kugelge lenks, an dem ein erfindungsgemäßer Faltenbalg befestigt ist,

Fig. 2 einen Teilschnitt des stationären Rings eines Falten balgs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 ein Ablaufschema der Herstellung des Faltenbalgs durch Spritzblasformen,

Fig. 4 einen Teilschnitt des stationären Rings eines Falten balgs zur Verdeutlichung der Formung des Faltenbalgs,

Fig. 5 einen Teilschnitt des Faltenbalgs nach Fig. 2 im an gebrachten Zustand zur Verdeutlichung der Dichtwir kung und

Fig. 6 einen Teilschnitt zur Verdeutlichung des Zusammen hangs zwischen dem Dorn und dem geformten Gegenstand vor dem Lösen aus der Form beim Blasformen des Falten balgs in Fig. 2.

Gemäß Fig. 1 weist ein stationärer Ring 1 an der durchmes serkleineren Seite eines Zahnstangenfaltenbalgs einen Innen umfangsbasisabschnitt, der scharf ausgebildet ist, auf. Der stationäre Ring 1 und der Balg 9 sind über eine Verbin dungshülse 11 miteinander verbunden, die einen solchen Innen durchmesser hat, daß ein Befestigungsschaft (Verbindungswelle) 3 lose anpaßbar ist. Der stationäre Ring 1 an der durchmesser kleineren Seite des Balgs 9 wird in die Haltenut 5 des Befe stigungsschaftes 3 in üblicher Weise eingelegt, und der sta tionäre Ring 10 an der durchmessergrößeren Seite wird in die Haltenut eines Zahnstangengehäuses 25 eingelegt und mit Hilfe eines Klemmrings 27 festgelegt. Der Faltenbalg 9 umschließt ein Kugelgelenk 29.

Ähnlich wie bei üblichen Faltenbälgen ist der Innendurchmes ser des stationären Rings 1 gleich oder geringfügig kleiner als der Durchmesser einer Haltenut 5 des Befestigungsschafts 3 ausgebildet, so daß der stationäre Ring 1 in engem Kontakt mit der Umfangsfläche der Haltenut 5 ist. Die Länge des sta tionären Rings 1 ist geringfügig kleiner gewählt als die Brei te der Haltenut 5 des Befestigungsschaftes 3, so daß der sta tionäre Ring 1 lose in die Haltenut 5 eingepaßt werden kann. Die an die Innenumfangsfläche des stationären Rings 1 zu dem Balg 9 hin sich anschließende Innenumfangsbasiswand 2 ist na hezu vertikal ausgebildet, d. h., der Winkel zwischen Innenum fangsbasiswand 2 (Fig. 5) und Balgachse beträgt 90° ± 20°; somit ist der stationäre Ring 1 an der durchmesserkleineren Seite sicher in der Eingriffsnut 5 festgelegt.

Bei dem Faltenbalg sind Stufen in Umfangsrichtung der inne ren Umfangsfläche des stationären Rings 1 vorgesehen, wie dies in den Fig. 2, 5 und 6 gezeigt ist, und zwar aus folgenden Gründen (a) und (b).

(a) Da der stationäre Ring 1 und die Haltenut 5 in mehreren Stufen in Kontakt und nahezu in Linienkontakt sind, wird hierdurch die Dichtungswirkung verbessert.
(b) Da die Kontaktfläche im Vergleich zu dem Balg ohne Rip pen abnimmt, findet selbst dann, wenn der Befestigungsschaft 3 während der Ausrichtung und Einstellung der Räder gedreht wird, in Umfangsrichtung des stationären Rings eine Gleit bewegung gegenüber der Haltenut 5 leicht statt, und der Balg kann sich nicht in sich verdrehen.

Gemäß Fig. 2 ist die mit Stufen 12 ausgebildete Innenum fangsfläche längs der Umfangsfläche eines imaginären Kegel stumpfes in konischer Form ausgebildet. Beim Beispiel nach Fig. 2 ergibt sich bei einem maximalen Innendurchmesser D ₁ von 10 bis 30 mm eine Differenz Δ d zwischen dem maximalen Innendurchmesser D ₁ und dem minimalen Innendurchmesser D ₂ von 0,4 bis 2 mm, und jeder der vier Innendurchmesser nimmt in Richtung zur Außenseite um Δ d/3 ab.

Die äußere Umfangsfläche des Rings 1 ist beispielsweise konisch ausgebildet und hat dieselbe Neigung wie die ima ginäre Kegelstumpffläche oder Einhüllende 10, die durch das obere Ende der Stufen gelegt ist, die in der Innenumfangs fläche ausgebildet sind.

Im folgenden wird das Verfahren zum Herstellen des Falten balgs mit der vorstehend angegebenen Ausbildung durch Spritz blasformen unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert.

In der Spritzstufe wird ein Dorn (Kernform) 13 von einer Spritzhohlform 15 umgeben, d. h., das Formschließen ist erfolgt und ein bodenseitiger Külbel 17 wird durch Spritzen geformt. Dann werden entsprechend Fig. 4 der stationäre Ring 1 und die Verbindungshülse 11 in ihrer endgültigen Gestalt geformt und die aufrechte Wand 2 an dem Innenumfangsbasisabschnitt des stationären Rings 1 wird nahezu im vertikalen Zustand ausgebildet.

Der mit einem Boden versehene Külbel 17 wird von dem Dorn 13 getragen und der Blasformstufe übergeben. Der Dorn 13 wird von einer Blasform 19 umschlossen, d. h., das Formschließen ist erfolgt und das Blasformen wird durchgeführt.

Dann wird auf ähnliche Weise wie bei den üblichen Ausbil dungsformen (s. Fig. 4) der mit einem Boden versehene Külbel umgeformt.

Da jedoch die Verbindungshülse 11 zwischen der aufrechten Wand 2 am Innenumfangsbasisabschnitt des stationären Rings 1 und dem Balg 9 angeordnet ist und zusammen mit dem stationä ren Ring 1 zwischen dem Dorn 13 und der Blasform 19 formsta bil gehalten wird (Erfassungsabstand l nicht kleiner als 2,5 mm), wird die aufrechte Innenumfangsbasiswand 2, die scharf am stationären Ring 1 ausgebildet ist, nicht verformt.

Nach dem Öffnen der Form sitzt dann ein fertiggeformter Fal tenbalg 21 auf dem Dorn 13 und wird dann der Entformungsstu fe übergeben und von der Form vollständig mit Hilfe von Luft oder dergleichen gelöst. Der geformte Faltenbalg 21 wird an der mit strichpunktierter Linie C in Fig. 4 oder Fig. 6 dargestellten Stelle durchgetrennt. Der Balg kann auch durch Extrusionsblasformen hergestellt werden. In diesem Fall wer den der stationäre Ring 1 und die Verbindungshülse 11 beim Formpressen ausgebildet, wenn die Form beim Blasformen dicht abgeschlossen ist.

Der an seiner Innenumfangsfläche mit Stufen ausgebildete sta tionäre Ring 1 wird in die Haltenut 5 der Verbindungswelle 3 durch Erweitern des Durchmessers an der Seite des oberen En des des Rings 1 eingepaßt und mittels einer Klammer 28 fest geklemmt, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. In diesem Zustand wirken die spitzen Abschnitte der Stufen, die an der Innen umfangsfläche des Rings 1 ausgebildet sind, als Rippen, wo durch die Dichtungswirkung zwischen der Verbindungswelle 3 und dem Ring 1 verbessert wird.

Wenn, wie oben angegeben ist, der Wert von Δ d des stationä ren Rings größer als 2 mm ist und der Ring 1 passend in die Haltenut 5 eingesetzt ist, wird die obere Endseite des Rings 1 widerstandsfähig festgehalten, während die innere Endseite zu großes Spiel hat, so daß hierdurch ein Problem hinsicht lich den Paßeigenschaften des Rings 1 auftritt. Wenn hinge gen der Wert von Δ d kleiner als 0,4 mm ist und der Ring 1 in die Haltenut 5 eingesetzt ist, wirken die spitzen Abschnit te der Stufen, die an der Innenumfangsfläche des Rings 1 aus gebildet sind, kaum mehr als Rippen im vorstehend genannten Sinne.

Obgleich, wie in Fig. 2 dargestellt, jede Fläche 12 der Stu fen parallel zur Axiallinie ist und damit Hinterschneidungen am Dorn bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ent fallen, können geringfügige Hinterschneidungen vorgesehen sein, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, wodurch der Wert von Δ d verringert werden kann. Um in diesem Fall jedoch die innenseitige Form während des Lösens aus der Form festzule gen, ist es zweckmäßig, daß d 0 < d′₁, d ₁ < d′₂, d ₂ < d′₃ ist, wobei d 0 der kleinste Schaftdurchmesser, d ₁, d ₂, d ₃ die größ ten Stufendurchmesser (= Hinterschnittdurchmesser) sowie d ₁′, d ₂′, d ₃′ die kleinsten Stufendurchmesser einer z. B. dreistu figen Innenumfangsfläche sind.

Claims

1. Staubdichter Faltenbalg aus thermoplastischem Material mit einem stationären Ring an mindestens einem Ende zum Einpassen in eine Haltenut eines Befestigungsschaftes, wobei die Innenumfangsfläche des stationären Rings mit in Umfangs richtung umlaufenden ringförmigen Rippen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen als Stufen (12) ausgebildet sind, deren Einhüllen de (10) im wesentlichen einen zum Balg (9) hin sich öff nenden Kegelstumpf bildet, dessen Durchmesserdifferenz Δ d zwischen größtem und kleinstem Durchmesser zwischen 0,4 und 2,0 mm beträgt, daß die an die Innenumfangsfläche des stationären Rings (1) zu dem Balg (9) hin sich an schließende Innenumfangsbasiswand (2) gegenüber der Balg achse um einen Winkel von 90° ± 20° geneigt ist, und daß die Innenumfangsbasiswand (2) und der Balg (9) durch eine Verbindungshülse (11) verbunden sind, die einen solchen Innendurchmesser hat, daß der Befestigungsschaft (3) lose anpaßbar ist.

2. Faltenbalg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen geringfügige Hinterschneidungen enthalten, ent sprechend der Relation d 0 < d ₁′, d ₁ < d ₂′, d ₂ < d ₃′, wobei d 0 der kleinste Schaftdurchmesser, d ₁, d ₂, d ₃ die größten Stufendurchmesser (= Hinterschnittdurchmesser) sowie d ₁′, d ₂′, d ₃′ die kleinsten Stufendurchmesser einer z. B. drei stufigen Innenumfangsfläche sind.

3. Verfahren zum Herstellen eines staubdichten Faltenbalgs nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die folgen den Verfahrensschritte:
Formen des stationären Rings (1) mit den konisch angeord neten Stufen (12) und der Verbindungshülse (11) während der Kübelformung mit geschlossener Form (13, 15; 13, 19) vor oder während des Blasformens und
Blasformen des Balgabschnitts (9) in einer Blashohlform (19), wobei der stationäre Ring (1) und die Verbindungshülse (11) zwischen der Kernform (13) und der Blashohlform (19) formstabil gehalten werden.