DE102012223142A1

DE102012223142A1 - Gummiteil mit verbesserter Funktionalität

Info

Publication number: DE102012223142A1
Application number: DE201210223142
Authority: DE
Inventors: Heinz Job
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-06-18

Abstract

Es wird ein Gummiteil mit Abdichtungsfunktion, das im montierten Zustand zur Durchführung einer Relativbewegung zu einem Partnerteil vorgesehen ist, beschrieben. Ein Bereich der Außen- und/oder Innseite des Gummiteiles tritt mit dem Partnerteil in Reibkontakt. Der Kontaktbereich des Gummiteiles ist mit einer durch ein Plasmaverfahren aufgebrachten Beschichtung versehen, die einen gegenüber dem Gummimaterial verringerten Reibbeiwert aufweist. Bei einem derartigen Gummiteil kann es sich beispielsweise um den Rollbalg einer Luftfeder eines Fahrzeuges handeln. Durch die aufgebrachte Beschichtung wird das Funktionsverhalten eines derartigen Gummiteiles, insbesondere eines Rollbalges einer Luftfeder, verbessert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gummiteil mit Abdichtungsfunktion, das im montierten Zustand zur Durchführung einer Relativbewegung zu einem Partnerteil vorgesehen ist, wobei ein Bereich der Außen- und/oder Innenseite des Gummiteiles mit dem Partnerteil in Reibkontakt tritt.
Wenn ein Bereich der Außen- und/oder Innenseite des Gummiteiles mit dem Partnerteil in Kontakt tritt, beispielsweise auf diesem gleitet oder insbesondere auf diesem abrollt, entsteht Reibung. Diese Reibung ist werkstoffbedingt sehr hoch, da Gummi allgemein hohe Reibbeiwerte besitzt. Ferner hat Gummi die Eigenschaft, sich bei längerem Stillstand des Teiles teilweise reversibel zu setzen, was als Druckverformungsrest bezeichnet wird. Auch besteht bei längerem Stillstand die Neigung, dass das Gummiteil am Reibpartner festklebt. Ebenso führt die hohe Flexibilität des Gummis zu einer engen Schmiegung an den Reibpartner im Betrieb. Es können daher Adhäsionskräfte entstehen.
Die entstehende Reibung führt zu einer hohen Harshness (Rauhigkeit, Steifigkeit) des Gummiteiles, da bei jeder Relativbewegung, insbesondere Abrollbewegung, lokale Dehnungen und Stauchungen auftreten, welche zu einem Energieverlust und zu einer Steifigkeitserhöhung führen. Auch die hohe Flexibilität des Gummis mit enger Schmiegung an den Reibpartner im Betrieb führt zu einer erhöhten Harshness, da die dabei entstehenden Adhäsionskräfte immer wieder überwunden werden müssen. Die hohe Harshness ist komfort- und somit qualitätsmindernd.
Die reversible Setzung des Gummimateriales bei längerem Stillstand sowie das Festkleben des Gummimateriales am Reibpartner führen zu einem sogenannten Flat-Spot-Effekt. Mit anderen Worten, beim Passieren der beim Stillstand belasteten Stelle erhöht sich der Widerstand, insbesondere beim Überrollen entsteht ein erhöhter Abrollwiderstand. Auch dies ist komfort- und damit qualitätsmindernd.
Derartige Gummiteile, die im Betrieb eine Relativbewegung zu einem Partnerteil durchführen und dabei mit dem Partnerteil in Reibkontakt treten, sind beispielsweise Teile von Dichtungen. Insbesondere handelt es sich hierbei jedoch um die Rollbälge von Luftfedern. Ein solcher Balg einer Luftfeder rollt im mit Luft befüllten Zustand der Feder auf einem zugehörigen Kolben ab. Bei Luftfedern mit Außenführungen rollt er zusätzlich in der Außenführung ab. Kolben und/oder Außenführung bilden daher das Partnerteil, mit dem das Gummiteil in Reibkontakt tritt.
Es versteht sich, dass die vorstehend beschriebenen Effekte unerwünscht sind und die Funktionsweise von derartigen Gummiteilen beeinträchtigen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gummiteil der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das sich im Betrieb durch ein besonders gutes Funktionsverhalten auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Gummiteil der angegebenen Art dadurch gelöst, dass der Kontaktbereich des Gummiteiles mit einer durch ein Plasmaverfahren aufgebrachten Beschichtung versehen ist, die einen gegenüber dem Gummimaterial verringerten Reibbeiwert aufweist.
Erfindungsgemäß wird das Gummiteil somit mittels eines Plasmaverfahrens auf seiner Außen/Innenseite so beschichtet, dass die Reibung an dieser Stelle sehr gering ist. Somit werden die lokalen Dehnungen und Stauchungen nicht mehr so stark behindert, und die Harshness sinkt. Auch wird die enge Schmiegung des Gummis an den Reibpartner verhindert, so dass auch von dieser Seite eine Verbesserung eintritt.
Daneben kann auch der Flat-Spot-Effekt verringert werden. Da die aufgebrachte Beschichtung den direkten Kontakt des Gummimateriales zum Reibpartner verhindert, kann das Gummiteil nicht mehr festkleben. Der Flat-Spot-Effekt (bei Ventilen auch Montagmorgeneffekt genannt) wird vermindert.
Es hat sich gezeigt, dass eine derartige Beschichtung mit geringem Reibbeiwert auf besonders effiziente Weise durch ein Plasmaverfahren aufgebracht werden kann. Die auf diese Weise aufgebrachte Beschichtung besitzt eine gute Haftung am Basismaterial (Gummimaterial) und ist relativ resistent gegenüber Beanspruchungen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass es sich bei der Beschichtung um eine solche aus DLC (Diamond like Carbon) handelt. Mit einer derartigen Beschichtung kann der Reibbeiwert von 1,17 (Gummimaterial) auf 0,23 gesenkt werden. Eine solche Beschichtung lässt sich sehr gut über ein Plasmaverfahren auf das Gummimaterial aufbringen, und zwar lokal auf den Kontaktbereich des Gummiteiles mit dem Reibpartner.
Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Gummiteil handelt es sich vorzugsweise um den Rollbalg einer Luftfeder. Solche Luftfedern weisen Rollbälge auf, die vorzugsweise aus Chloropren-Kautschuk bestehen, dem verschiedene Füllstoffe beigemengt sind. Zur Aufnahme der Kräfte ist das Kautschukmaterial dabei mit Gewebefäden verstärkt. Der Balg rollt im mit Luft befüllten Zustand der Luftfeder auf dem zugehörigen Kolben ab, ggf. zusätzlich in einer Außenführung.
Bei einem derartigen Rollbalg wird vorzugsweise die Luftfederbalg-Außenseite an den Stellen, an denen sich die Rollfalte bildet, der Balg also abrollt, mit der Beschichtung versehen. Da die Beschichtung den direkten Kontakt des Gummimateriales zum Kolben verhindert, wird die Harshness reduziert und ein Festkleben des Balges am Kolben verhindert.
Eine entsprechende Beschichtung kann auch auf dem Bereich des Rollbalges aufgebracht werden, der am entsprechenden Karosserieteil bzw. Luftfederdeckel befestigt ist und dort abrollt.
Sollte bei der Verformung der Rollbälge in der Rollfalte die aufgebrachte Beschichtung aufreißen, so könnte es nützlich sein, die entstehenden Spalten mit einem darauf abgestimmten Gleitmittel zu behandeln, um noch niedrigere Reibbeiwerte zu erhalten. Ein Abplatzen der Beschichtung durch die Verformung der Bälge ist nahezu ausgeschlossen.
Die Erfindung bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich, insbesondere bei der Anwendung bei Rollbälgen von Luftfedern. Wie erwähnt, wird als erstes die Harshness der Luftfeder vermindert und der Fahrkomfort des Fahrzeuges (PKWs) dadurch gesteigert. Ferner wird der Flat-Spot-Effekt der Luftfeder vermindert und dadurch ebenfalls der Fahrkomfort verbessert. Durch die verringerte Reibung zwischen Balg und Kolben/Außenführung kann auf den Einsatz von speziellen Gleitmitteln (beispielsweise Talkum/Reifenmontagepaste) bei schwer entfaltbaren Bälgen im Montageprozess verzichtet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Luftfedereinheit eines Fahrzeuges.
Die in der Figur dargestellte Luftfedereinheit 1 ist mit einem Luftfederbalg 2 versehen. Der Luftfederrollbalg 2 ist zwischen dem Luftfederdeckel 3 und dem Luftfeder-Abrollkolben 4 mithilfe von Spannringen 5 und 6 luftdicht eingespannt. Er besteht aus Chloropren-Kautschuk und rollt unter Ausbildung einer Rollfalte 7 im Wesentlichen am Luftfederkolben 4 und auch etwas an der entsprechenden Anformung des Luftfederdeckels 3 ab. Luftfederdeckel 3, Luftfederrollbalg und Luftfederkolben 4 umschließen den Arbeitsraum 8 der Luftfedereinheit 1. Der Luftfederdeckel 3 und der Luftfederkolben 4 sind einerseits mit der gefederten und andererseits mit der ungefederten Masse verbunden, welche beide hier nicht näher dargestellt sind. Die Luftfedereinheit 1 ist mit einer Schutzabdeckung, nämlich einem Faltenbalg 9 versehen, welcher am Außenumfang des Luftfederdeckels befestigt ist, den Luftfederbalg über einen Teil seiner Länge umgibt und die obere Rollfalte oder Anbindung des Luftfederrollbalges vor Verschmutzungen schützt. Die Schutzabdeckung bzw. der Faltenbalg 9 ist mit dem deckelfernen Ende am Außenumfang und außerhalb des oberen Abrollbereiches des Luftfederrollbalges 2 mittels eines Klemmringes 10 befestigt, wobei der Klemmring 10 am Luftfederrollbalg 2 eine umlaufende Einschnürung 11 erzeugt.
Der Luftfederrollbalg 2 ist auf seiner Außenseite im Kontaktbereich mit dem Luftfederkolben 4 und dem Luftfederdeckel 3 mit einer durch ein Plasmaverfahren aufgebrachten Beschichtung 12 aus DLC (Diamond like Carbon) versehen, die einen geringeren Reibbeiwert besitzt als das Basismaterial des Rollbalges (Chloropren-Kautschuk). Die Beschichtung 12 ist daher an den Stellen auf der Außenseite des Rollbalges 2 aufgebracht, an denen sich eine Rollfalte bildet, der Balg also abrollt. Die aufgebrachte Beschichtung aus DLC besitzt einen Reibbeiwert von 0,23. Da die aufgebrachte DLC-Beschichtung den direkten Kontakt des Gummimateriales des Rollbalges zum jeweiligen Reibpartner verhindert, ist auch ein Festkleben des Rollbalges ausgeschlossen.

Claims

Gummiteil mit Abdichtungsfunktion, das im montierten Zustand zur Durchführung einer Relativbewegung zu einem Partnerteil vorgesehen ist, wobei ein Bereich der Außen- und/oder Innenseite des Gummiteiles mit dem Partnerteil in Reibkontakt tritt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich des Gummiteiles mit einer durch ein Plasmaverfahren aufgebrachten Beschichtung (12) versehen ist, die einen gegenüber dem Gummimaterial verringerten Reibbeiwert aufweist.
Gummiteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Beschichtung (12) um eine solche aus DLC (Diamond like Carbon) handelt.
Gummiteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein mit Verstärkungsfäden bewehrtes Teil handelt.
Gummiteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen Rollbalg (2) handelt.
Gummiteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen Rollbalg (2) einer Luftfeder handelt.
Gummiteil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollbalg (2) an den Stellen, an denen sich eine Rollfalte bildet, mit der Beschichtung (12) versehen ist.