DE102005042826B4 - Bearing element - Google Patents

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Abstract

Lagerelement (1) mit einem ersten Starrkörper (2), der seinerseits eine elastisch verformbare Schicht (3) aufweist und sich über dieselbe auf einer Kontaktfläche (4) eines zweiten Starrkörpers (5) abstützt, wobei die beiden Starrkörper (2, 5) relativ zueinander bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die elastisch verformbare Schicht (3) durch ein an sich bekanntes Elastomer gebildet ist, und dass die Kontaktfläche (4) des zweiten Starrkörpers (5) eine Oberflächenbeschichtung (6) aufweist, die ihrerseits Zusätze aus reibwertmindernden Nanopartikeln und/oder reibwertmindernde nanostrukturierte Bindemittel umfasst.Bearing element (1) with a first rigid body (2), which in turn has an elastically deformable layer (3) and is supported via the same on a contact surface (4) of a second rigid body (5), the two rigid bodies (2, 5) relatively are movable relative to one another, characterized in that the elastically deformable layer (3) is formed by an elastomer known per se, and that the contact surface (4) of the second rigid body (5) has a surface coating (6) which in turn contains additives of friction-reducing nanoparticles and / or friction-reducing nanostructured binders.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lagerelement mit einem ersten Starrkörper, der seinerseits eine elastisch verformbare Schicht aufweist und sich über dieselbe auf einer Kontaktfläche eines zweiten Starrkörpers abstützt, wobei die beiden Starrkörper relativ zueinander bewegbar sind.The invention relates to a bearing element with a first rigid body, which in turn has an elastically deformable layer and is supported via the same on a contact surface of a second rigid body, the two rigid bodies being movable relative to one another.

Derartige Lagerelemente sind seit langem in den unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt. Durch Reibung zwischen Starrkörpern mit Oberflächen relativ hohen Reibwertes und den relativ dazu bewegten elastisch verformbaren Schichten können jedoch störende Geräusche und ein erhöhter Verschleiß auf Seiten der elastisch verformbaren Schicht auftreten. Des Weiteren kann sich nach längerem Betrieb eines solchen Lagerelementes durch Abrieb an der elastisch verformbaren Schicht ein unerwünscht hohes Spiel und/oder eine unerwünschte Verringerung einer vorbestimmten mechanischen Vorspannung im Lagerelement ausbilden.Such bearing elements have long been known in a wide variety of embodiments. However, due to the friction between rigid bodies with surfaces having a relatively high coefficient of friction and the elastically deformable layers moved relative to them, disturbing noises and increased wear can occur on the part of the elastically deformable layer. Furthermore, after prolonged operation of such a bearing element, abrasion on the elastically deformable layer can result in an undesirably high clearance and / or an undesirable reduction in a predetermined mechanical preload in the bearing element.

Um diesem Problem zu begegnen, ist es bekannt, zwischen der Kontaktfläche und der elastisch verformbaren Schicht ein reibwertminderndes Fett, beispielsweise ein Silikonfett, einzubringen. Besagtes Fett hat jedoch den Nachteil, dass dasselbe in angrenzende Bereiche abwandern oder während der Montage verschleppt werden kann, wo es sich eher ungünstig auswirkt. Derartige Bereiche sind beispielsweise durch mechanische Befestigungselemente, wo gezielte Reibverhältnisse gewährleistet werden müssen, oder Bereiche, die für eine Oberflächenveredelung vorgesehen sind, gekennzeichnet.To counter this problem, it is known to introduce a friction-reducing grease, for example a silicone grease, between the contact surface and the elastically deformable layer. Said grease, however, has the disadvantage that it can migrate to adjacent areas or be carried away during assembly, where it has a rather unfavorable effect. Such areas are characterized, for example, by mechanical fastening elements, where specific friction conditions have to be ensured, or areas that are intended for surface refinement.

Des Weiteren sind seit geraumer Zeit aufwendige und kostenintensive Maßnahmen bekannt, um das Eigenschaftsprofil elastisch verformbarer und aus einem Elastomer bzw. einem Polymer bestehender Schichten selbst, wie beispielsweise die Dämpfung, die Temperaturbeständigkeit, die Resistenz gegen Dauerbruch, die Resistenz gegen Gleiten bzw. Kriechen, die Bearbeitbarkeit und die Umformbarkeit derselben zu verbessern, indem der Zusammensetzung der elastisch verformbaren Schichten Füllstoffe in Form von Nanopartikel zugesetzt werden ( DE 199 33 819 A1 , EP 0 392 766 A2 ). Nanopartikel sind dabei Struktureinheiten bzw. Teilchen mit Dimensionen zwischen etwa 1 und 100 Nanometern. Zur Erzielung der gewünschten Eigenschaften bieten sich hinsichtlich der Nanopartikel die unterschiedlichsten Werkstoffe anorganischer und/oder organischer Natur an.Furthermore, elaborate and cost-intensive measures have been known for some time to improve the profile of properties of elastically deformable layers consisting of an elastomer or a polymer themselves, such as damping, temperature resistance, resistance to fatigue fracture, resistance to sliding or creeping, to improve the machinability and deformability of the same by adding fillers in the form of nanoparticles to the composition of the elastically deformable layers ( DE 199 33 819 A1 , EP 0 392 766 A2 ). Nanoparticles are structural units or particles with dimensions between approximately 1 and 100 nanometers. In order to achieve the desired properties, a wide variety of materials of an inorganic and / or organic nature can be used with regard to the nanoparticles.

Darüber hinaus ist aus der DE 10 2004 043 550 A1 eine verschleißfeste Beschichtung auf vorbestimmten Flächen von einem reibenden Verschleiß ausgesetzten Maschinenteilen für insbesondere Verbrennungsmaschinen bekannt. Besagte Beschichtung besteht aus mindestens einer nanokristallinen Funktionsschicht.In addition, from the DE 10 2004 043 550 A1 a wear-resistant coating on predetermined surfaces of machine parts exposed to frictional wear, in particular for internal combustion engines. Said coating consists of at least one nanocrystalline functional layer.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lagerelement der eingangs beschriebenen Art vermittels einfacher und kostengünstiger Maßnahmen derart weiterzuentwickeln, dass eine maßgeblich Minderung des Reibwertes zwischen der elastisch verformbaren Schicht sowie der Kontaktfläche erzielbar und demgemäß nach längerem Betrieb ein unerwünschter Abrieb an der elastisch verformbaren Schicht, einhergehend mit einer unerwünschten Erhöhung des Spiels des Lagerelements und/oder einem Nachlassen einer vorbestimmten Vorspannung desselben, weitestgehend verhinderbar ist.The object of the present invention is to further develop a bearing element of the type described at the beginning by means of simple and inexpensive measures in such a way that a significant reduction in the coefficient of friction between the elastically deformable layer and the contact surface can be achieved and, accordingly, after prolonged operation, undesired abrasion on the elastically deformable layer associated with an undesirable increase in the play of the bearing element and / or a decrease in a predetermined preload of the same, can be largely prevented.

Ausgehend von einem Lagerelement mit einem ersten Starrkörper, der seinerseits eine elastisch verformbare Schicht aufweist und sich über dieselbe auf einer Kontaktfläche eines zweiten Starrkörpers abstützt, wobei die beiden Starrkörper relativ zueinander bewegbar sind, wird die gestellte Aufgabe nunmehr dadurch gelöst, dass die elastisch verformbare Schicht durch ein an sich bekanntes Elastomer gebildet ist, und dass die Kontaktfläche des zweiten Starrkörpers eine Oberflächenbeschichtung aufweist, die ihrerseits Zusätze aus reibwertmindernden Nanopartikeln und/oder reibwertmindernde nanostrukturierte Bindemittel umfasst. Die Nanopartikel und/oder nanostrukturierten Bindemittel können dabei anorganischer und/oder organischer Natur sein. Ferner ist der Reibwert über die Wahl des Anteils besagter reibwertmindernden Nanopartikel und/oder reibwertmindernder nanostrukturierter Bindemittel an der Gesamtzusammensetzung der Oberflächenbeschichtung in weiten Grenzen einstellbar. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Kontaktfläche des zweiten Starrkörpers vollflächig oder örtlich begrenzt mit der besagten Oberflächenbeschichtung versehen ist. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Oberflächenbeschichtung durch einen Lack gebildet ist, der seinerseits Zusätze aus reibwertmindernden Nanopartikeln und/oder reibwertmindernde nanostrukturierte Bindemittel umfasst. Weiterhin wird im Sinne der Erfindung vorgeschlagen, dass die elastisch verformbare Schicht respektive das Elastomer mit dem ersten Starrkörper durch Klebung fest verbunden oder an denselben anvulkanisiert ist. Schließlich wird vorgeschlagen, dass ein Starrkörper als ein weitestgehend räumliches Strukturelement oder Gehäuseelement zur Aufnahme des anderen Starrkörpers oder als weitestgehend plattenförmiges Strukturelement ausgebildet ist, auf welchem sich der andere Starrkörper abstützt. Das Lagerelement kann ein Lagerelement einer Aggregatelagerung an einem Kraftfahrzeug oder jedweder anderen Lagerung sein.Starting from a bearing element with a first rigid body, which in turn has an elastically deformable layer and is supported via the same on a contact surface of a second rigid body, the two rigid bodies being movable relative to one another, the object is now achieved in that the elastically deformable layer is formed by an elastomer known per se, and that the contact surface of the second rigid body has a surface coating which in turn comprises additives of friction-reducing nanoparticles and / or friction-reducing nanostructured binders. The nanoparticles and / or nanostructured binders can be of an inorganic and / or organic nature. Furthermore, the coefficient of friction can be set within wide limits by selecting the proportion of said nanoparticles that reduce the coefficient of friction and / or nanostructured binders that reduce the coefficient of friction in the overall composition of the surface coating. Furthermore, it is proposed that the contact surface of the second rigid body is provided with said surface coating over the entire area or in a locally limited manner. According to a particularly advantageous embodiment of the invention, it is proposed that the surface coating be formed by a lacquer which in turn comprises additives of friction-reducing nanoparticles and / or friction-reducing nanostructured binders. Furthermore, it is proposed in the context of the invention that the elastically deformable layer or the elastomer is firmly connected to the first rigid body by adhesive bonding or is vulcanized onto the same. Finally, it is proposed that a rigid body be designed as a largely three-dimensional structural element or housing element for receiving the other rigid body or as a largely plate-shaped structural element on which the other rigid body is supported. The bearing element can be a bearing element of a unit mounting on a motor vehicle or any other mounting.

Das vorgeschlagene Lagerelement hat im Hinblick auf herkömmliche den wesentlichen Vorteil, dass aufwendige und kostenintensive bzw. für angrenzende Bereiche nachteilige Maßnahmen zur Minderung der Reibung zwischen der elastisch verformbaren Schicht des einen Starrkörpers und der korrespondierenden Kontaktfläche des anderen Starrkörpers vermieden sind, da lediglich eine Oberflächenbeschichtung der Kontaktfläche mit Zusätzen aus reibwertmindernden Nanopartikeln und/oder mit reibwertmindernden nanostrukturierten Bindemitteln vorgesehen ist, die ihrerseits einfach und kostengünstig zu bewerkstelligen ist.The proposed bearing element has the significant advantage with regard to conventional ones that complex and costly measures for reducing the friction between the elastically deformable layer of one rigid body and the corresponding contact surface of the other rigid body are avoided, since only a surface coating of the Contact surface with additives of friction-reducing nanoparticles and / or with friction-reducing nanostructured binders is provided, which in turn is easy and inexpensive to accomplish.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung äußerst schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die einzige Figur zeigt die Schnittdarstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Lagerelementes 1 mit einem ersten Starrkörper 2, der seinerseits einerends eine weitestgehend kugelförmig ausgebildete elastisch verformbare Schicht 3 aufweist.The invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment shown extremely schematically in the drawing. The single figure shows the sectional view of a bearing element designed according to the invention 1 with a first rigid body 2 , which in turn has a largely spherical elastically deformable layer at one end 3 having.

Über besagte elastisch verformbare Schicht 3 stützt sich der erste Starrkörper 2 auf einer Kontaktfläche 4 eines zweiten Starrkörpers 5 ab. Vorliegend ist der zweite Starrkörper 5 als weitestgehend räumliches Strukturelement bzw. Gehäuseelement ausgebildet und nimmt den mit der elastisch verformbaren Schicht 3 versehenen ersten Starrkörper 2 formschlüssig auf. Die Kontaktfläche 4 wird somit durch die Innenkontur des zweiten Starrkörpers 5 gebildet und kann demgemäß eben und/oder gekrümmt ausgebildet sein.Over said elastically deformable layer 3 the first rigid body is supported 2 on a contact surface 4th a second rigid body 5 from. The present is the second rigid body 5 designed as a largely spatial structural element or housing element and takes the one with the elastically deformable layer 3 provided first rigid body 2 form-fitting. The contact area 4th is thus through the inner contour of the second rigid body 5 and can accordingly be flat and / or curved.

Die elastisch verformbare Schicht 3 ist durch ein an sich bekanntes Elastomer gebildet, welches mit dem ersten Starrkörper 2 durch Klebung fest verbunden oder an dasselbe anvulkanisiert ist.The elastically deformable layer 3 is formed by a known elastomer, which with the first rigid body 2 is firmly connected by gluing or vulcanized to the same.

Die beiden Starrkörper 2, 5 des Lagerelementes 1 sind bestimmungsgemäß relativ zueinander bewegbar, wobei das Lagerelement 1 beispielsweise ein Lagerelement 1 einer Aggregatelagerung eines Kraftfahrzeugs ist. Die vorliegende Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf Aggregatelagerungen an Kraftfahrzeugen, sondern erfasst jedwede Lagerungen, die eine elastische Abstützung erlauben.The two rigid bodies 2 , 5 of the bearing element 1 are intended to be movable relative to one another, the bearing element 1 for example a bearing element 1 an assembly mounting of a motor vehicle. However, the present invention is not limited to assembly mountings on motor vehicles, but rather covers any mountings that allow elastic support.

Um dem oben aufgezeigten Problem einer erhöhten Reibung zwischen der elastisch verformbaren Schicht 3 des ersten Starrkörpers 2 und der Kontaktfläche 4 des zweiten Starrkörpers 5 wirkungsvoll zu begegnen, weist die Kontaktfläche 4 des zweiten Starrkörpers 5 eine Oberflächenbeschichtung 6 auf, die ihrerseits Zusätze aus reibwertmindernden Nanopartikeln und/oder nanostrukturierte Bindemittel umfasst.To the problem of increased friction between the elastically deformable layer identified above 3 of the first rigid body 2 and the contact area 4th of the second rigid body 5 to counter effectively, shows the contact area 4th of the second rigid body 5 a surface coating 6th which in turn includes additives made from friction-reducing nanoparticles and / or nanostructured binders.

Die reibwertmindernden Nanopartikel und/oder reibwertmindernden nanostrukturierten Bindemittel der Oberflächenbeschichtung 6 können anorganischer und/oder organischer Natur sein.The friction-reducing nanoparticles and / or friction-reducing nanostructured binders of the surface coating 6th can be inorganic and / or organic in nature.

Über die Wahl des Anteils besagter reibwertmindernden Nanopartikeln und/oder reibwertmindernder nanostrukturierter Bindemittel an der Gesamtzusammensetzung der Oberflächenbeschichtung 6 ist der gewünschte Reibwert in weiten Grenzen einstellbar.About the choice of the proportion of said friction-reducing nanoparticles and / or friction-reducing nanostructured binders in the overall composition of the surface coating 6th the desired coefficient of friction can be set within wide limits.

Ebenso ist es denkbar, dass die Kontaktfläche 4 nicht vollflächig, sondern nur in einem oder mehreren örtlich begrenzten Teilbereichen derselben mit der Oberflächenbeschichtung 6 versehen ist, wodurch ebenfalls definiert Einfluss auf den Reibwert genommen werden kann.It is also conceivable that the contact surface 4th not over the entire area, but only in one or more locally limited partial areas of the same with the surface coating 6th is provided, which can also be used to influence the coefficient of friction in a defined manner.

In umfangreichen Versuchen hat sich aufgrund der komfortablen Verarbeitbarkeit als Oberflächenbeschichtung 6 ein entsprechend ausgestatteter, d. h., mit reibwertmindernden Nanopartikeln und/oder reibwertmindernden nanostrukturierten Bindemitteln versehener Lack bewährt.In extensive tests, it has proven to be convenient to process as a surface coating 6th an appropriately equipped lacquer, ie provided with friction-reducing nanoparticles and / or friction-reducing nanostructured binders, has proven its worth.

Vorstehendes Ausführungsbeispiel stellt auf ein Lagerelement 1 mit einem ersten Starrkörper 2 mit elastisch verformbarer Schicht 3 ab, der seinerseits innerhalb eines zweiten Starrkörpers 5 in Form eines weitestgehend räumlichen Strukturelementes bzw. eines Gehäuseelementes gelagert ist.The above embodiment is based on a bearing element 1 with a first rigid body 2 with elastically deformable layer 3 from, which in turn is within a second rigid body 5 is mounted in the form of a largely spatial structural element or a housing element.

Gegebenenfalls kann es auch angezeigt sein und ist durch die Erfindung mit erfasst, die elastisch verformbare Schicht 3 auf der Innenkontur des zweiten Starrkörpers 5 festzulegen, indem ein entsprechend gestalteter erster Starrkörper 2 durch den zweiten Starrkörper 5 formschlüssig aufgenommen ist, wobei die Kontaktfläche 4 durch den ersten Starrkörper 2 gebildet und mit der in Rede stehenden Oberflächenbeschichtung 6 versehen ist (nicht näher gezeigt).If necessary, it can also be indicated and is also covered by the invention, the elastically deformable layer 3 on the inner contour of the second rigid body 5 set by a correspondingly designed first rigid body 2 by the second rigid body 5 is positively received, the contact surface 4th through the first rigid body 2 formed and with the surface coating in question 6th is provided (not shown in detail).

Schlussendlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf Lagerelemente 1 mit einem zweiten Starrkörper 5, der seinerseits zur formschlüssigen Aufnahme des ersten Starrkörpers 2 eine weitestgehend räumliche Struktur aufweist bzw. als Gehäuseelement gestaltet ist, sondern erfasst auch einen nicht näher gezeigten zweiten Starrkörper 5, welcher als weitestgehend plattenförmiges Strukturelement ausgebildet ist, auf welchem sich ein erster Starrkörper 2 elastisch abstützt.Finally, the invention is not limited to bearing elements 1 with a second rigid body 5 , which in turn for the positive reception of the first rigid body 2 has a largely spatial structure or is designed as a housing element, but also includes a second rigid body, not shown in detail 5 , which is designed as a largely plate-shaped structural element on which a first rigid body 2 elastically supported.

Auch hier kann die elastisch verformbare Schicht 3 wahlweise am ersten Starrkörper 2 oder am zweiten Starrkörper 5 festgelegt sein, wobei die oberflächenbeschichtete Kontaktfläche 4 dann durch den jeweils anderen Starrkörper 5, 2 gebildet ist.Here, too, the elastically deformable layer 3 optionally on the first rigid body 2 or on the second rigid body 5 be set, the surface-coated contact area 4th then through the other rigid body 5 , 2 is formed.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
LagerelementBearing element
22
StarrkörperRigid body
33
elastisch verformbare Schichtelastically deformable layer
44th
KontaktflächeContact area
55
StarrkörperRigid body
66th
OberflächenbeschichtungSurface coating

Claims (8)

Lagerelement (1) mit einem ersten Starrkörper (2), der seinerseits eine elastisch verformbare Schicht (3) aufweist und sich über dieselbe auf einer Kontaktfläche (4) eines zweiten Starrkörpers (5) abstützt, wobei die beiden Starrkörper (2, 5) relativ zueinander bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die elastisch verformbare Schicht (3) durch ein an sich bekanntes Elastomer gebildet ist, und dass die Kontaktfläche (4) des zweiten Starrkörpers (5) eine Oberflächenbeschichtung (6) aufweist, die ihrerseits Zusätze aus reibwertmindernden Nanopartikeln und/oder reibwertmindernde nanostrukturierte Bindemittel umfasst.Bearing element (1) with a first rigid body (2), which in turn has an elastically deformable layer (3) and is supported via the same on a contact surface (4) of a second rigid body (5), the two rigid bodies (2, 5) being relatively are movable relative to one another, characterized in that the elastically deformable layer (3) is formed by an elastomer known per se, and that the contact surface (4) of the second rigid body (5) has a surface coating (6) which in turn contains additives of friction-reducing nanoparticles and / or friction-reducing nanostructured binders. Lagerelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel und/oder nanostrukturierten Bindemittel anorganischer und/oder organischer Natur sind.Bearing element (1) after Claim 1 , characterized in that the nanoparticles and / or nanostructured binders are inorganic and / or organic in nature. Lagerelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibwert über die Wahl des Anteils besagter reibwertmindernder Nanopartikel und/oder reibwertmindernder nanostrukturierter Bindemittel an der Gesamtzusammensetzung der Oberflächenbeschichtung (6) in weiten Grenzen einstellbar ist.Bearing element (1) after Claim 1 or 2 , characterized in that the coefficient of friction can be set within wide limits by selecting the proportion of said nanoparticles and / or nanostructured binders that reduce the coefficient of friction in the overall composition of the surface coating (6). Lagerelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (4) des zweiten Starrkörpers (5) vollflächig oder örtlich begrenzt mit der besagten Oberflächenbeschichtung (6) versehen ist.Bearing element (1) according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the contact surface (4) of the second rigid body (5) is provided with said surface coating (6) over the entire area or in a locally limited manner. Lagerelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung (6) durch einen Lack gebildet ist, der seinerseits Zusätze aus reibwertmindernden Nanopartikeln und/oder reibwertmindernde nanostrukturierte Bindemittel umfasst.Bearing element (1) according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the surface coating (6) is formed by a lacquer which in turn comprises additives of friction-reducing nanoparticles and / or friction-reducing nanostructured binders. Lagerelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elastisch verformbare Schicht (3) mit dem ersten Starrkörper (2) durch Klebung fest verbunden oder an denselben anvulkanisiert ist.Bearing element (1) according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the elastically deformable layer (3) is firmly connected to the first rigid body (2) by adhesive bonding or is vulcanized onto the same. Lagerelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Starrkörper (5) als ein räumliches Strukturelement oder Gehäuseelement zur Aufnahme des anderen Starrkörpers (2) oder als plattenförmiges Strukturelement ausgebildet ist, auf welchem sich der andere Starrkörper (2) abstützt.Bearing element (1) according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that a rigid body (5) is designed as a spatial structural element or housing element for receiving the other rigid body (2) or as a plate-shaped structural element on which the other rigid body (2) is supported. Lagerelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe ein Lagerelement (1) einer Aggregatelagerung an einem Kraftfahrzeug oder jedweder anderen Lagerung ist, die eine elastische Abstützung umfasst.Bearing element (1) according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the same is a bearing element (1) of a unit mounting on a motor vehicle or any other mounting that includes an elastic support.
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