Wolf, Georg (Schlossstrasse 77, Osnabrück, 49080, DE)
Budde, Frank (Fasanenweg 3, Damme, 49401, DE)
Wolf, Georg (Schlossstrasse 77, Osnabrück, 49080, DE)
| 1. | Dichtungsbalg für Kugelgelenke, Antriebswellen und dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des Dichtungsbalgs zumindest zwei Lagen Elastomer bzw. Polymer mit voneinander unterschiedlichen Materialeigenschaften umfasst. |
| 2. | Dichtungsbalg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Lage als Kernoder Trägerschicht (5,8) ausgebildet ist. |
| 3. | Dichtungsbalg nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine an einer Oberfläche einer Wandung angeordnete Lage als Hautschicht (6,7, 9) ausgebildet ist. |
| 4. | Dichtungsbalg nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernoder Trägerschicht (5,8) im Wesentlichen bezüglich Volumeneigenschaften und die Hautschicht (6,7, 9) im Wesentlichen bezüglich Oberflächeneigenschaften optimiert ist. |
| 5. | Dichtungsbalg nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernoder Trägerschicht (5,8) eine größere Wandstärke als die Hautschicht (6,7, 9) aufweist. |
| 6. | Dichtungsbalg nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernoder Trägerschicht (5,8) aus geschäumtem Werkstoff besteht. |
| 7. | Dichtungsbalg nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hautschicht (6,7, 9) eine Wandstärke im Bereich von 0,01 bis 1 mm aufweist. |
| 8. | Dichtungsbalg nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des Dichtungsbalgs an beiden Oberflächen jeweils eine Hautschicht (7,9) aufweist. |
| 9. | Dichtungsbalg nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hautschichten (7,9) voneinander verschiedene Materialeigenschaften und/oder Materialstärken aufweisen. |
| 10. | Dichtungsbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch über die Länge des Balges veränderliche Wandstärken von Kernund/oder Hautschichten. |
| 11. | Dichtungsbalg nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Kernoder Hautschicht sich lediglich auf Teilbereiche der axialen Länge des Dichtungsbalgs erstreckt. |
| 12. | Dichtungsbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des Dichtungsbalgs zumindest eine weitere Lage umfasst. |
| 13. | Dichtungsbalg nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Lage als Barriereschicht zur Verringerung der Stoffdiffusion ausgebildet ist. |
| 14. | Dichtungsbalg nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Lage als Gewebelage zur Erhöhung der Festigkeit des Dichtungsbalgs ausgebildet ist. |
| 15. | Dichtungsbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Haftmittler bzw. Mittel zur Verbesserung der Verträglichkeit der Lagenmaterialien zwischen verschiedenen Lagen des Dichtungsbalgs angeordnet oder in mindestens eine Werkstoffkomponente des Dichtungsbalgs eingebracht sind. Verfahren zur Herstellung eines Dichtungsbalgs für Kugelgelenke, Antriebswellen und dergleichen, mit den Verfahrensschritten : Erzeugen eines eine Wandung aus zumindest zwei Polymerlagen mit unterschiedlichen Materialeigenschaften aufweisenden, im wesentlichen prismatischen Hohlkörpers ; Einbringen des Hohlkörpers in eine Formkavität ; Ausformen durch Innendruckbeaufschlagung und anschließende Vulkanisation, Verfestigung bzw. Erstarrung des Hohlkörpers in der Formkavität ; und Entformung des Balgs aus der Formkavität. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Verfahrensschritt die Erzeugung des mehrlagigen Hohlkörpers durch Beschichtung eines einoder mehrlagigen Hohlkörpers auf der Innenund/oder Außenseite der Wandung erfolgt. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung des Hohlkörpers durch Wirbelsintern oder Rotationssintern erfolgt. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Verfahrensschritt die Erzeugung des mehrlagigen Hohlkörpers durch Extrusion und anschließendes Ablängen erfolgt. |
| 16. | Verfahren nach einem der Ansprüche. |
| 17. | bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Lage des Hohlkörpers (7) lediglich auf Teilbereichen der axialen Länge des Hohlkörpers erzeugt wird. |
| 18. | 21 Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke zumindest einer Lage des Hohlkörpers über die axiale Länge des Hohlkörpers variiert. |
Dichtungsbälge der eingangs genannten Art kommen dort zum Einsatz, wo es gilt, Gelenke, wie beispielsweise Kugelgelenke, oder Wellenverbindungen wie Kardangelenke oder Kugelgleichlaufgelenke, vor Umgebungseinflüssen wie beispielsweise Schmutz und Feuchtigkeit zu schützen. Insbesondere dienen gattungsgemäße Dichtungsbälge der Abdichtung von Kugelgelenken beispielsweise in Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen.
Derartige Dichtungsbälge umfassen hierzu einen elastischen Balg, der eine zapfenseitige und eine gelenkseitige Öffnung aufweist. Der Dichtungsbalg verschließt dabei das Gelenkgehäuse nach außen und wird vom Gelenkzapfen des Kugelgelenks durchragt. Eine weitere Aufgabe derartiger Dichtungsbälge liegt darin, zu verhindern, dass das Gelenk durch Verlust des Schmiermittels trockenläuft. Hierzu bildet der Dichtungsbalg aufgrund der Ausformung zwischen seiner Innenwandung und dem Gelenk eine Kammer zur Aufnahme des Schmiermittels.
Gattungsgemäße Dichtungsbälge, wie sie beispielsweise aus der DE 198 50 378 bekannt sind, werden dabei zumeist aus Elastomermischungen wie Gummi oder Chloroprenkautschuk beziehungsweise aus thermoplastischen Elastomeren hergestellt, und müssen eine Vielzahl unterschiedlicher Anforderungen bezüglich konstruktiver Anforderungen und Materialeigenschaften erfüllen. Hierzu zählen insbesondere die erforderliche Dichtungswirkung zwischen Balg und Gelenk, eine genügende Temperaturbeständigkeit bei hohen Temperaturen sowie ausreichende Kälteflexibilität bei
niedrigen Temperaturen ; ferner Beständigkeit gegenüber Umgebungsmedien, Kraftstoffen, Lösungsmitteln, Schmierstoffen und dergleichen.
Bei den Dichtungsbälgen für Kugelgelenke kommt noch hinzu, dass neben einer guten Dichtungswirkung zumeist auch das Gleiten des Balgrandes an einem der Teile des Kugelgelenks, zumeist am Kugelhals, ermöglicht werden muss, um der Kugel neben Schwenkbeweglichkeit auch die Rotation in der Kugelpfanne zu ermöglichen, ohne dass der Balg dabei Verwindungen erfährt. Um zwischen Balgrand und Kugelschaft bei gleichzeitiger Relativbeweglichkeit trotzdem eine gute Dichtungswirkung zu erzielen, ist ein möglichst geringer Reibwert zwischen der Oberfläche des Balgrandes und des Kugelschafts wünschenswert ; ebenfalls aus Gründen einer guten Dichtungswirkung ist jedoch an dem festen Sitz des Balges am Gelenkgehäuse im Gegensatz dazu ein möglichst hoher Reibwert erwünscht.
Diese vielfältigen, sich teilweise diametral widersprechen Anforderungen an das Material eines Dichtungsbalgs sind bei einem homogenen Dichtungsbalg durch praktisch keines der gebräuchlichen Balgmaterialien optimal erfüllbar.
Mit diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Dichtungsbalg zu schaffen, der die genannten Nachteile nicht aufweist und der insbesondere bezüglich Reibwerten, Verschleißbeständigkeit, Temperaturbeständigkeit, Kälteflexibilität, Medienbeständigkeit und Diffusionsbeständigkeit den Dichtungsbälgen aus dem Stand der Technik bei gleichzeitig kostengünstiger Herstellbarkeit in der Summe überlegen ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Dichtungsbalg mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der Dichtungsbalg gemäß der vorliegenden Erfindung dient in an sich bekannter Weise dem Schutz und der Abdichtung insbesondere, jedoch keineswegs ausschließlich von Kugelgelenken, oder beispielsweise auch von Wellenverbindungen. Erfindungsgemäß
zeichnet sich der Dichtungsbalg jedoch dadurch aus, dass die Wandung des Dichtungsbalgs sich aus zumindest zwei Lagen Elastomer-beziehungsweise Polymerwerkstoff zusammensetzt.
Dadurch wird ermöglicht, verschiedene, jeweils für sich optimierbare Materialien beispielsweise für den Innen-beziehungsweise Außenbereich eines Dichtungsbalgs einzusetzen. So kann bei einem eine Wandung beispielsweise aus zwei verschiedenen Materialien aufweisenden Dichtungsbalg im Innenbereich der Wandung des Dichtungsbalgs ein Material eingesetzt werden, das insbesondere auf Elastizität sowie Beständigkeit gegenüber dem verwendeten Schmiermittel hin optimiert ist, wohingegen auf der Außenseite des Dichtungsbalgs ein Material verwendet werden kann, das besonders beständig gegen Umgebungseinflüsse wie beispielsweise UV-Licht, aggressive Medien oder Feuchtigkeit ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dabei eine der Materiallagen der Wandung des Dichtungsbalgs als Kern-oder Trägerschicht und eine an der Oberfläche der Wandung angeordnete Lage als Hautschicht ausgebildet. Besonders bevorzugt weist dabei die Kern-oder Trägerschicht eine größere Wandstärke als die Hautschicht auf.
Dies bedeutet mit anderen Worten, dass der Dichtungsbalg eine Kern-oder Trägerschicht besitzt, die im wesentlichen bezüglich der Volumeneigenschaften des Materials, wie beispielsweise Elastizität, Flexibilität, Kältebeständigkeit sowie Reißspannung und Reißdehnung optimiert werden kann, während eine beispielsweise außenliegende Hautschicht des Dichtungsbalgs im wesentlichen bezüglich der Oberflächeneigenschaften des Materials, wie beispielsweise Chemikalienbeständigkeit, Verschleißbeständigkeit, Reibwert, Dichtwirkung oder Diffusionswiderstand optimierbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht die Kern- oder Trägerschicht aus einem aufgeschäumten Werkstoff. Durch die Verwendung eines aufgeschäumten Werkstoffs als Trägerschicht lässt sich eine ganze Reihe von Vorteilen erzielen. So wird es auf diese Weise möglich, mit nur geringem Einsatz an Werkstoff dennoch einen Dichtungsbalg mit einer verhältnismäßig großen Wandstärke zu erzeugen.
Dadurch wird einerseits wertvoller Werkstoff eingespart, andererseits wird so ein Dichtungsbalg mit verhältnismäßig geringer Masse erhalten, was insbesondere beim Einsatz im Bereich der gefederten Massen an der Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs von Bedeutung ist.
Ferner lassen sich auf diese Weise auch Werkstoffe zur Herstellung von Dichtungsbälgen verwenden, die aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften, beispielsweise aufgrund geringer Elastizität, zur Herstellung von Dichtungsbälgen nicht geeignet wären. Somit wird der Bereich der einsetzbaren Werkstoffe erweitert, was einerseits die Wahlfreiheit für den Konstrukteur erhöht, andererseits jedoch auch besonders kostengünstige Werkstoffe zur Herstellung von Dichtungsbälgen verwendbar macht. Diese Vorteile werden jedoch erst durch den erfindungsgemäß mehrlagigen Aufbau des Dichtungsbalgs ermöglicht, denn der Dichtungsbalg kann auf diese Weise eine mechanisch sowie chemisch durchaus empfindliche geschäumte Kernschicht aufweisen, die jedoch mit schützenden und/oder stabilisierenden Hautschichten versehen ist. Auch das die Lebensdauer verringernde Auswandern von Weichmacherstoffen aus dem Dichtungsbalg, das zur schädlichen Versprödung mit anschließendem Versagen des Dichtungsbalges führt, kann so praktisch eliminiert werden. Damit steht ein geschäumter Dichtungsbalg einem aus massivem Werkstoff hergestellten Dichtungsbalg in seinem Qualitätseigenschaften in nichts mehr nach.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Hautschicht eine Wandstärke im Bereich von lediglich 0,01 bis 1 mm aufweist. Dies ist vorteilhaft, da auf diese Weise für die Innen-und/oder Außenoberfläche des Dichtungsbalgs ein besonders hochwertiger Werkstoff verwendet werden kann, ohne dass dadurch die Materialkosten für den gesamten Balg nennenswert in die Höhe getrieben würden. Somit kann der Dichtungsbalg weitgehend kostenneutral besonders vorteilhafte chemische beziehungsweise mechanischen Eigenschaften erhalten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Wandung des Dichtungsbalgs an beiden Oberflächen jeweils eine Hautschicht auf. Dabei können, wie dies eine weitere Ausführungsform der Erfindung vorsieht, die beiden Hautschichten
voneinander verschiedene Materialeigenschaften beziehungsweise Wandstärken aufweisen. So ist es beispielsweise möglich, die außenliegende Hautschicht aus einem Material auszuführen, das eine besonders große Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen, Lichteinwirkung und aggressiven Medien aufweist und gleichzeitig besonders abrieb-und scheuerfest ist, während die innere Hautschicht in Bezug auf Beständigkeit gegenüber dem verwendeten Schmiermittel sowie in Bezug auf die gewünschten Reibwerte zwischen Dichtungsbalg und dessen Sitz am Gelenk hin optimiert werden kann.
Oftmals ist die mechanische und/oder chemische Beanspruchung eines Dichtungsbalgs in unterschiedlichen Bereichen des Dichtungsbalgs unterschiedlich hoch ausgeprägt. So sind beispielsweise regelmäßig die Befestigungsbereiche an den beiden axialen Enden des Dichtungsbalgs aufgrund der dort angeordneten Klemmung des Dichtungsbalgs am Gelenk sowie aufgrund der dort auftretenden Reibung zwischen Dichtungsbalg und Gelenk besonders hoch mechanisch beansprucht. Andererseits ist in bestimmten anderen Bereichen des Dichtungsbalgs oftmals eine besonders hohe Flexibilität wünschenswert.
Mit diesem Hintergrund ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Wandung des Dichtungsbalgs bzw. eine oder mehrere der Schichten der Wandung des Dichtungsbalgs eine über der Länge des Balgs veränderliche Wandstärke aufweist. Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass bereits das zur Herstellung des Balges verwendete Halbzeug eine über seiner Länge dementsprechend veränderliche Wandstärke einer oder mehrerer Schichten aufweist. Auf diese Weise lassen sich gewisse Bereiche des Dichtungsbalges mit einer größeren Wandstärke und einer dementsprechend erhöhten Beanspruchbarkeit versehen, während solche mit geringerer Beanspruchung eine entsprechend verringerte Wandstärke einer oder mehrerer Schichten aufweisen können.
Bei Dichtungsbälgen für Kugelgelenke ist es häufig erforderlich, dass der Balg definiert und fest am Gelenkgehäuse anliegt, während die Anlage des Balges am Kugelschaft des Gelenkes aufgrund der notwendigen Drehbeweglichkeit des Gelenkes eine Rotationsbewegung zwischen Balg und Kugelschaft zulassen muss. Dies bedeutet, dass im Bereich der Anlage des Balges am Gelenkgehäuse ein möglichst hoher Reibwert zwischen Balgmaterial und Gelenkgehäuse, im Bereich der Anlage des Balges am Kugelschaft
jedoch ein möglichst geringer Reibwert erwünscht ist. Diese einander widerstrebenden Anforderungen sind mit herkömmlichen Dichtungsbälgen praktisch nicht zu verwirklichen.
Mit diesem Hintergrund ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass zumindest eine Schicht bzw. Lage des Dichtungsbalgs, insbesondere eine Hautschicht, besonders bevorzugt die innere Hautschicht des Dichtungsbalgs, sich nur auf Teilbereiche der Länge des Dichtungsbalgs erstreckt.
So kann der Dichtungsbalg beispielsweise in denjenigen Bereichen, in denen eine Schutzwirkung beispielsweise einer inneren Hautschicht gegenüber den Einwirkungen des im Inneren des Dichtungsbalgs befindlichen Schmiermittels, bzw. ein geringer Reibwert zwischen dem Dichtungsbalg und dem Kugelhals erwünscht ist, mit einer Hautschicht versehen werden, die diese Anforderungen optimal erfüllt. Dagegen kann derjenige Teilbereich des Dichtungsbalgs, der am Gelenkgehäuse anliegt, von der inneren Hautschicht freigehalten werden, woraus dort optimale Reibwerte und eine optimale Dichtungswirkung resultieren.
Um mit dem Dichtungsbalg weitere konstruktive Anforderungen erfüllen zu können, ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Wandung des Dichtungsbalgs zumindest eine weitere Lage eines besondere funktionelle Anforderungen erfüllenden Materials umfasst. Dabei kann es sich beispielsweise, jedoch keineswegs ausschließlich, um eine spezielle Barriereschicht handeln, mit der die Diffusion von beispielsweise Schmier-oder Lösungsmitteln bzw. Feuchtigkeit durch die Wandung des Dichtungsbalgs hindurch verringert werden kann. Ein weiteres Beispiel für eine zusätzliche funktionelle Zwischenlage ist die Möglichkeit des Einschlusses eine Verstärkungsschicht, beispielsweise einer Ein-oder Zwischenlage in Form eines widerstandsfähigen textilen Gewebes.
Wenn für die unterschiedlichen Lagen der Wandung eines Dichtungsbalgs Materialien mit sehr unterschiedlichen chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften verwendet werden, so kann es vorkommen, dass diese unterschiedlichen Materialschichten nicht in dem für einen widerstandsfähigen Dichtungsbalg wünschenswerten Maß aneinander haften. Mit diesem Hintergrund ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung vorgesehen, dass zwischen verschiedenen Lagen oder unmittelbar in mindestens eine Werkstofflcomponente des Dichtungsbalgs Haftmittler bzw. Mittel zur Verbesserung der Verträglichkeit der Lagenmaterialien angeordnet sind. Durch den Einsatz von Haftmittlern zwischen verschiedenen Schichten der Wandung des Dichtungsbalgs lässt sich erreichen, dass auch sehr unterschiedliche Materialien, wie lediglich beispielsweise ein Kern aus Kautschuk und eine Hautschicht aus einem Polyolefin, gut aneinander haften bzw. innig miteinander verbunden sind.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Dichtungsbalgs für Kugelgelenke, Wellenverbindungen und dergleichen, bei dem in einem ersten Verfahrensschritt ein im Wesentlichen prismatischer Hohlkörper erzeugt wird, der eine Wandung aus zumindest zwei Polymerlagen aufweist. In einem weiteren Verfahrensschritt wird der Hohlkörper in eine Formkavität eingebracht. Anschließend wird in einem weiteren Verfahrensschritt der Hohlkörper durch Innendruckbeaufschlagung und anschließende Vulkanisation, Verfestigung bzw. Erstarrung des Hohlkörpers in der Formkavität ausgeformt. Schließlich wird in einem weiteren Verfahrensschritt der nunmehr gebildete Balg aus der Formkavität entnommen bzw. entformt.
Auf welche Weise dabei die Wandung des Hohlkörpers mehrere Werkstofflagen erhält, ist für die Erfindung nicht von Bedeutung, solange eine innige Verbindung der Lagen untereinander bzw. eine gute Haftung der Lagen aneinander gewährleistet ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung jedoch erfolgt die Erzeugung eines mehrlagigen Hohlkörpers durch Beschichtung eines ein-oder mehrlagigen Hohlkörpers auf seiner Innen-und/oder Außenseite. Besonders bevorzugt findet die Beschichtung des Hohlkörpers dabei durch Wirbelsintern oder Rotationssintern statt. Auch ist die Beschichtung des Hohlkörpers auf der Innen-und/oder Außenseite mit einer Folie möglich.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der mehrlagige Hohlkörper durch Extrusion eines im wesentlichen endlosen Schlauches mit anschließendem Ablängen auf die gewünschte Länge erzeugt. Dabei ist es durch Einsatz eines Koextrusionsverfahrens möglich, unmittelbar einen eine Wandung mit mehreren
verschiedenen Lagen aus verschiedenen Materialien aufweisenden Schlauch bzw. einen ebensolchen Hohlkörper herzustellen. Ein solcher durch Koextrusion hergestellter Hohlkörper mit einer mehrlagigen Wandung kann sodann unmittelbar in eine Blasform eingelegt werden und zu einem Dichtungsbalg mit einer mehrschichtigen Wandung ausgeformt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsfbrm des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest eine Lage bzw. Schicht der Wandung des Hohlkörpers lediglich auf Teilbereichen der axialen Länge des Hohlkörpers erzeugt. Dies kann beispielsweise, jedoch keineswegs ausschließlich, durch Zu-und Abschalten von Düsenbereichen des Extruderkopfes (sequentielle Extrusion) bzw. durch entsprechende Steuerung der Düsenbreiten des Extruders bei der Extrusion erfolgen.
Mit anderen Worten ermöglicht eine solche selektive Erzeugung bestimmter Schichten der Wandung des Hohlkörpers die Herstellung eines Dichtungsbalgs, bei dem bestimmte Lagen der Wandung, beispielsweise die innere Hautschicht, lediglich in bestimmten Bereichen des Dichtungsbalgs vorhanden sind, während sie in anderen Bereichen, beispielsweise in Befestigungsbereichen des Dichtungsbalgs fehlen. Andererseits ist es auch möglich, lediglich in einem oder beiden Befestigungsbereichen eine (innere und/oder äußere) Hautschicht vorzusehen, um so die Dichtungswirkung, die Reibzahlen und die Verschleißbeständigkeit in den Befestigungsbereichen zu optimieren.
Im Ergebnis lassen sich auf diese Weise Dichtungsbälge herstellen, die optimal auf die jeweiligen Anforderungen zugeschnitten sind, und die insbesondere der Anforderung einer besonders hohen Widerstandsfähigkeit gegenüber Einflüssen von Medien als auch der Forderung nach einer besonders dichten und sicheren Befestigung am Kugelhals bzw.
Gelenkgehäuse gerecht werden.
Ebenfalls kann, wie dies gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist, beispielsweise durch entsprechende Ansteuerung des Extruderkopfes, eine oder mehrerer Lagen der Wandung des Hohlkörpers bereits bei der Herstellung des Hohlkörpers eine über der axialen Länge des Hohlkörpers veränderliche Dicke erhalten.
Auf diese Weise lassen sich Hohlkörper erzeugen, die unmittelbar zu Dichtungsbälgen mit veränderlichen Wandungs-bzw. Schichtstärken weiterverarbeitet werden können.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand Ausführungsbeispiele darstellender Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 : in schematischer Längsschnittdarstellung einen Kernschicht und äußere Hautschicht umfassenden Dichtungsbalg ; Fig. 2 : in einer Fig. 1 entsprechenden Schnittdarstellung einen Dichtungsbalg mit Kernschicht und innerer sowie äußerer Hautschicht ; und Fig. 3, 4 : in einer den Fig. 1 und 2 entsprechenden Darstellung zwei Varianten eines Hohlkörpers für die Herstellung eines Dichtungsbalgs.
Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils halbe Längsschnitte durch die Wandung eines Dichtungsbalges, der zur Abdichtung eines Kugelgelenks vorgesehen ist.
Man erkennt jeweils einen ersten Befestigungsbereich 1, mit dem der Dichtungsbalg am (nicht dargestellten) Gelenkgehäuse eines Kugelgelenks angeordnet und befestigt werden kann. Zur sicheren Befestigung des Dichtungsbalgs am Kugelgelenk weist der Dichtungsbalg im Bereich seines ersten Befestigungsbereichs 1 eine umlaufende Ringnut 2 auf, in die nach dem Aufstecken des Dichtungsbalgs auf das Gelenkgehäuse des Kugelgelenks ein ringartig umlaufendes Spannelement, beispielsweise ein Spannring, eingelegt werden kann, der in diesem Befestigungsbereich eine nach radial innen wirkende Spannkraft auf den Dichtungsbalg ausübt. In ähnlicher Weise wird der Dichtungsbalg im Bereich seines zweiten Befestigungsbereichs 3 mit Hilfe einer dort im Außenbereich angeordneten Ringnut 4 und einem in diese einlegbaren weiteren Spannring am Kugelhals der Gelenkkugel des Kugelgelenks befestigt.
In Fig. 1 erkennt man, dass der dort dargestellte Dichtungsbalg eine aus Kern-oder Trägerschicht 5 und Hautschicht 6 bestehende zweilagige Wandung aufweist. Dank dieses zweilagigen Aufbaus wird es möglich, für die Kern-bzw. Trägerschicht 5 ein Elastomermaterial zu wählen, das den Anforderungen bezüglich Elastizität und Flexibilität bei hohen sowie niedrigen Temperaturen, Dichtwirkung, sowie Kosten in optimaler Weise genügt, während für die Hautschicht 6 ein-ggf. besonders hochwertiges-Material
gewählt werden kann, das insbesondere in Bezug auf die Beständigkeit gegenüber Umgebungseinflüssen wie beispielsweise UV-Licht, Salzwasser oder aggressiven Medien hin optimiert werden kann.
Ein weiterer Gesichtspunkt zur Auswahl des optimalen Hautmaterials liegt darin, dass bei Verwendung eines Hautmaterials mit geringem Reibkoeffizienten die Montage der Spannringe in den Nuten 2 bzw. 4 erheblich erleichtert wird dadurch, dass die Spannringe nach dem Aufziehen von selbst in die Nuten 2 bzw. 4 hineingleiten, wodurch das im Stand der Technik oftmals erforderliche Nachpressen der Spannringe in die Ringnuten nach dem Einlegen ersatzlos entfallen kann.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform eines Dichtungsbalgs ebenfalls im schematischen Längsschnitt dargestellt. Man erkennt, dass der Dichtungsbalg gemäß Fig. 2 eine aus drei Schichten aufgebaute Wandung aufweist. Die Wandung des Dichtungsbalgs gemäß Fig. 2 besitzt eine innere Hautschicht 7, eine Kernschicht 8 sowie eine äußere Hautschicht 9. Mit einer dergestalt dreischichtig aufgebauten Wandung eines Dichtungsbalgs lassen sich noch weitergehende konstruktive Freiheiten ermöglichen. So kann insbesondere für die Kernschicht 8 ein besonders kostengünstiges Elastomermaterial, beispielsweise auch ein Rezyklat, verwendet werden, das zwar die mechanischen Anforderungen für einen Dichtungsbalg, nicht jedoch die chemischen bzw.
Beständigkeitsanforderungen bezüglich der Oberfläche des Dichtungsbalgs erfüllt, da diese Anforderungen durch die dann spezifisch auswählbaren Materialien für die innere Hautschicht 7 sowie die äußere Hautschicht 9 erfüllt werden. Materialbeispiele für die Kernschicht sind thermoplastische Elastomere oder Kautschukmischungen.
Mit dem dreischichtigen Aufbau gemäß Fig. 2 wird es sogar möglich, für die Kernschicht 8 einen aufgeschäumten Werkstoff zu verwenden, was insbesondere zu weiteren Material-, Kosten-bzw. Gewichtseinsparungen führt. Auf diese Weise können jedoch auch Werkstoffe, die in massiver Form eine nicht ausreichende Elastizität für die Anwendung als Dichtungsbalg aufweisen, wie lediglich beispielsweise Werkstoffe aus der Gruppe der Polyolefine, in aufgeschäumten Form als Kernschicht 8 für einen Dichtungsbalg verwendet werden.
In den Fig. 3 und 4 sind in schematischer Längsschnittdarstellung zwei Varianten eines Hohlkörpers dargestellt, wie er als Ausgangsprodukt zur Herstellung eines Dichtungsbalges Verwendung finden kann. Fig. 3 zeigt dabei eine Hälfte eines Längsschnittes durch einen im wesentlichen zylindrischen Hohlkörper, der eine doppellagige, aus Kernschicht 5 und Hautschicht 6 bestehende Wandung aufweist. Ein derartiger Hohlkörper mit mehrlagiger Wandung kann beispielsweise durch Koextrusion zweier verschiedener Polymer-bzw. Elastomermaterialien und anschließendes Ablängen hergestellt werden. Der Hohlkörper kann sodann in eine die Gestalt des Dichtungsbalgs aufweisende Negativform eingelegt werden und durch Blasformen bzw.
Innendruckbeaufschlagung die Gestalt des Dichtungsbalgs erhalten.
Fig. 4 zeigt ebenfalls einen im wesentlichen zylindrischen Hohlkörper in halbem schematischem Längsschnitt. Der Hohlkörper gemäß Fig. 4 weist jedoch auf den größten Teil seiner axialen Länge einen dreischichtigen Wandungsaufbau auf. Man erkennt eine innere Hautschicht 7, eine Kernschicht 8 sowie eine äußerer Hautschicht 9. Die drei Wandungsschichten 7,8, 9 bilden nach dem Blasformen die entsprechenden Schichten der Wandung des Dichtungsbalges. Die innere Hautschicht 7 erstreckt sich bei dem Hohlkörper gemäß Fig. 4 dabei jedoch nur über einen Teil der Länge des Hohlkörpers bzw. des daraus erzeugten Dichtungsbalges. Dabei entspricht der in Fig. 4 mit Bezugsziffer 10 bezeichnete, eine innere Hautschicht 7 nicht aufweisende Bereich am fertigen Dichtungsbalg beispielsweise demjenigen Bereich, der am Gelenkgehäuse eines Kugelgelenks zur Anlage kommt (siehe Bezugsziffer 1 in Fig. 1 bzw. 2).
Da im Bereich der Anlage von Dichtungsbalg und Gelenkgehäuse eines Kugelgelenks eine feste und dichte Verbindung von Dichtungsbalg und Gelenkgehäuse erwünscht ist, und da in diesem Bereich keine Relativbewegung zwischen Dichtungsbalg und Gelenkgehäuse erfolgen soll, ist in diesem Bereich ein hoher Reibkoeffizient zwischen Dichtungsbalg und Gelenkgehäuse erwünscht. Dem wird vorliegend dadurch Rechnung getragen, dass mangels im Bereich 10 vorhandener innerer Hautschicht 7 unmittelbar das zumeist einen hohen Reibkoeffizienten aufweisende Kernmaterial 8 am Gelenkgehäuse des Kugelgelenks zur Anlage kommt.
Hingegen ist in dem mit Bezugsziffer 11 bezeichneten Bereich, der dem mit Bezugsziffer 3 bezeichneten Bereich in den Figuren 1 und 2 entspricht, ein verhältnismäßig geringer Reibkoeffizient zwischen dem Dichtungsbalg und dem dort anliegenden Kugelhals des Kugelgelenks erwünscht, um trotz eines gewissen Anpressdruckes zwischen dem Dichtungsbalg und dem Kugelhals bei 11 noch eine gleitende Relativbewegung zwischen den Oberflächen von Kugelhals und Dichtungsbalg zu ermöglichen. Denn nur so lässt sich die für eine freie Beweglichkeit des Kugelgelenks erforderliche Rotationsbeweglichkeit der Kugel im Gelenkgehäuse gewährleisten, ohne dass dabei der Dichtungsbalg eine Verwindung um seine Längsachse erfährt.
Schließlich geht aus Fig. 4 auch hervor, dass der dort dargestellte Hohlkörper bereits eine über seine axiale Länge veränderliche Wandstärke aufweist. Diese veränderliche Wandstärke führt an dem aus dem Hohlkörper gemäß Fig. 4 hergestellten Dichtungsbalg ebenso zu einer über die axiale Länge des Dichtungsbalgs veränderliche Wandstärke, bzw. gleicht beim Blasformen auftretende Wanddickenverringerung aufgrund radialer Expansion dergestalt aus, dass der fertige Dichtungsbalg an jeder Stelle mit genau der konstruktiv vorgesehenen Wandstärke versehen werden kann.
Im Ergebnis wird deutlich, dass dank der Erfindung die konstruktiven Freiheiten bei der Gestaltung von Dichtungsbälgen, wie sie insbesondere, jedoch keineswegs ausschließlich, zum Schutz und zur Abdichtung von Kugelgelenken zum Einsatz kommen, entscheidend verbessert werden können, indem dank des mehrschichtigen Aufbaus des Dichtungsbalgs ein weiter Bereich bisher für diesen Zweck nicht einsetzbarer Materialien herangezogen werden kann. Zudem lassen sich dank des erfindungsgemäß mehrschichtigen Wandungsaufbaus die zahlreichen qualitätsbestimmenden Faktoren bei Dichtungsbälgen nunmehr weitestgehend unabhängig voneinander optimieren. Somit können Dichtungsbälge mit optimalen Qualitätseigenschaften bei gleichzeitig geringen Kosten produziert werden.
Bezugszeichenliste 1. Erster Befestigungsbereich 2. Ringnut 3. Zweiter Befestigungsbereich 4. Ringnut 5. Trägerschicht 6. Hautschicht 7. Hautschicht 8. Kernschicht 9. Hautschicht 10. Hautschichtfreier Abschnitt 11. Bereich