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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtung für ein Wälzlager, welche eine Beschichtung aufweist und dadurch reduzierte Reibungswerte besitzt.
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An Wälzlagern ist eine geringe Reibung gewünscht, sodass verschiedene Methoden entwickelt wurden, um an den Bauteilen eine Reibungsreduzierung zu erhalten. Beispielsweise werden Materialkompositionen als Werkstoff für die an Wälzlagern eingesetzten Dichtungen gewählt oder auf diesen aufgebracht, die die Reibung reduzieren sollen. Solche reibungsreduzierten Werkstoffe zeigen regelmäßig eine geringe Haftung an Elastomerwerkstoffen, die für den Dichtungskörper genutzt werden, oder sie sind zu weich und werden schnell in dynamischen Anwendungen abgerieben, was wiederum zu vermehrter Reibung zwischen den Bauteilen führt. Bei Verwendung von Dien-Elastomeren für Dichtungen, wie NBR, tritt eine erhöhte Alterung, insbesondere im Medienkontakt mit Flüssigkeiten oder Gasen auf. Zur Verringerung der Alterung durch Medienkontakt werden oft Zusätze, wie Ozonschutzwachse bei Verwendung der Dichtung in Ozonumgebung benötigt.
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Aus der
DE 10 2015 211 125 A1 ist ein Käfig für eine Wälzlager bekannt, der aus einem Grundkorpus aus einem Polymerwerkstoff besteht sowie mindestens eine zumindest teilweise an dem Grundkorpus angeordnete Beschichtung zur Erhöhung der Medien- und Temperaturbeständigkeit des Käfigs aufweist. Die Beschichtung besteht aus einem anorganischen-organischen Hybridpolymerwerkstoff. In dieser Druckschrift werden Hybridpolymere als Polymerwerkstoffe definiert, die sowohl anorganische als auch organische Netzwerkstrukturen aufweisen, welche auf molekularer Ebene miteinander verknüpft sind. Demnach erfolgt der Aufbau der anorganischen silikatischen Netzwerkstruktur im Sol-Gel-Prozess über eine gesteuerte Hydrolyse und Kondensation von Alkoxysilanen. Die Druckschrift lehrt weiterhin, dass sich das silikatische Netzwerk gezielt modifizieren lässt, indem zusätzlich Metallalkoxide in den Sol-Gel-Prozess einbezogen werden. Durch Polymerisation von organofunktionellen Gruppen, welche durch die Organoalkoxylane in das Material eingebracht werden, wird zusätzlich ein organisches Netzwerk aufgebaut. Reaktive Methacrylat-, Epoxy- oder Vinylgruppen werden durch thermische oder photochemische Induktion polymerisiert. Das so hergestellte Hybridpolymer, ist unter dem Markennamen Ormocer® bekannt und kann mittels herkömmlicher Applikationstechniken, wie beispielsweise Sprühen, Streichen und Tauchen, auf das Substrat aufgetragen werden.
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In der
EP 0 792 846 A1 ist ein Verbundsystem beschrieben, welches eine Barriereschicht aus einem organischen-anorganischen Hybridpolymer umfasst. Diese Barriereschicht hat eine Sperrwirkung gegenüber Gasen und Wasserdampf, und kommt in Lebensmittelverpackungen in Form von Folie zum Einsatz.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, eine Dichtung bereit zu stellen, die eine verbesserte Reibreduzierung ermöglicht sowie eine geringe Alterung bei Medienkontakt zeigt.
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Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe durch eine Dichtung für ein Wälzlager gemäß dem beigefügten Anspruch 1.
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Die erfindungsgemäße Dichtung für ein Wälzlager umfasst einen Dichtungskörper aus einem Elastomer und eine zumindest teilweise an dem Dichtungskörper angeordnete Beschichtung zur Reduzierung der Reibung im Einbauzustand im Wälzlager. Die Beschichtung besteht aus einem Hybridpolymerwerkstoff, insbesondere aus einem anorganischen-organischen Hybridpolymerwerkstoff.
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Bevorzugt besteht die Beschichtung aus einem anorganischen-organischen Hybridpolymerwerkstoff, wie er unter dem Markennamen Ormocer angeboten wird. Ormocere (ORganically MOdified-CERamics) sind anorganische-organische Hybridpolymerwerkstoffe, die aus atomaren Keramik- und Kunststoff-Netzen bestehen, welche sich chemisch miteinander verbinden. Ormocere haben eine hohe Temperaturbeständigkeit und sind bis mind. 300°C einsetzbar.
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Das Aufbringen der genannten Beschichtung kann mit an sich bekannten Techniken erfolgen, insbesondere durch Tauchen oder Spritzen.
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Vorteilhafterweise ist die Dichtung für dynamische bzw. schnelldrehende Anwendungen oder für den Einsatz in Radlagern ausgebildet. Die Dichtung ist vorzugsweise als eine Radlagerdichtung ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der Dichtungskörper der Dichtung als eine Schleuderscheibe ausgebildet und in einem Radlager einsetzbar. Alternativ bevorzugt ist der Dichtungskörper als ein Dichtungsring oder einen Radialwellendichtring, insbesondere mit metallischer Außenfläche, ausgebildet.
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An dem Dichtungskörper ist in einer Ausführungsform mindestens eine Dichtlippe umfänglich ausgebildet.
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Das Elastomer des Dichtungskörpers ist vorzugsweise ein NBR-Elastomer (Nitrile Butadiene Rubber). Alternativ bevorzugt besteht der Dichtungskörper aus einem anderen Dien-Kautschuk, wie NR, SBR, CR oder EPDM, FKM, ACM, AEM .
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Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Dichtung ist, dass die Reibung im Wälzlager weiter reduziert wird. Als vorteilhaft hat sich die Beschichtung der Dichtung erwiesen, da sie eine gute Medienbeständigkeit gegenüber Flüssigkeiten und Gasen aufweist. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Beschichtung eine hohe Alterungsbeständigkeit und Abriebbeständigkeit aufweist.
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Zur Herstellung einer solchen Dichtung für ein Wälzlager wird in einem ersten Verfahrensschritt ein Dichtungskörper bereitgestellt, wobei der Dichtungskörper je nach Einsatzart gewählt wird. In einem weiteren Verfahrensschritt wird auf den Dichtungskörper zumindest teilweise eine Beschichtung aus einem Hybridpolymerwerkstoff, insbesondere ein sogenanntes Ormocer aufgebracht. Das Aufbringen der Beschichtung erfolgt mittels eines an sich bekannten Beschichtungsverfahrens, beispielsweise durch Tauchen oder Sprühen des Hybridpolymerwerkstoffs auf den Dichtungskörper.
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Bevorzugt wird die Beschichtung auf die gesamte Außenfläche des Dichtungskörpers aufgebracht. Alternativ bevorzugt wird der Dichtungskörper nur teilweise von der Beschichtung ummantelt. Vorzugsweise wird die Beschichtung nur im Bereich der mindestens einen Dichtlippe des Dichtungskörpers aufgebracht.
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In einer Ausführungsform ist die Beschichtung als Vollbeschichtung aufgebracht und ummantelt den Dichtungskörper sowie eine zumindest teilweise vom Dichtungskörper umgebene Armierung.
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Die Beschichtung wird vorzugsweise unter hohen Temperaturen oder durch Verwendung von UV-Strahlung chemisch, d.h. durch kovalente Bindungen mit einer hohen Haftung an das Elastomer angebunden.
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Die Beschichtung weist eine Einstellbarkeit auf, sodass während des Herstellungsprozess durch die Materialwahl, den zu wählenden Grad der Vernetzung und durch Beimischung von Füllstoffen der Hybridpolymerwerkstoff entsprechend der Einsatzart angepasst werden kann. Je nach Einstellungsgrad bzw. nach Wahl der Werkstoffeigenschaften des Hybridpolymerwerkstoffs, ist dieser flexibel oder kann eine hohe Härte aufweisen. Weiterhin wirkt der Hybridpolymerwerkstoff als Korrosionsschutz.
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Ein Vorteil der Beschichtung der Dichtung mit einem Hybridpolymerwerkstoff ist, dass der Hybridpolymerwerkstoff eine hohe Haftkraft aufweist, demnach länger am Dichtungskörper hält und eine geringere Alterung und Abnutzung aufweist. Weiterhin vorteilhaft ist, dass der Hybridpolymerwerkstoff in einem bestimmten Grad eine Flexibilität aufweist, die ebenfalls die Abnutzung reduziert. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Hybridpolymerwerkstoff je nach Einsatzart modifizierbar ist.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
- 1 eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtung;
- 2 eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der Dichtung;
- 3 eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform der Dichtung; und
- 4 eine Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform der Dichtung.
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In 1 ist eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtung 01 für ein Wälzlager gezeigt. Die Dichtung 01 umfasst einen Dichtungskörper 02 aus einem Elastomer und eine mehrfach abgewinkelte Armierung 03, die teilweise von dem Elastomer des Dichtungskörpers 02 umgeben ist. Die Armierung 03 dient der Stabilisierung des Dichtungskörpers 02 und gewährt einen festen Sitz des Dichtungskörpers 02 an einem Bauteil (nicht gezeigt). Der Dichtungskörper 02 umfasst mehrere Dichtlippen 04.
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In 1 ist weiterhin ein Maschinenelement 06 gezeigt, an dem die Dichtung 01 mittels ihrer Dichtlippen 04 dichtend anliegt. Die Dichtung 01 weist weiterhin eine Beschichtung 07 aus einem anorganischen-organischen Hybridpolymerwerkstoff, insbesondere aus sogenanntem Ormocer, auf. Die Beschichtung 07 umgibt die Dichtung 01 vollständig, sodass die freiliegenden Seitenflächen des Dichtungskörpers 02 und der Armierung 03 die Beschichtung 07 aufweisen. Demnach ist in 1 eine Vollbeschichtung der Dichtung 01 gezeigt. Die Beschichtung 07 dient der Reduzierung von Reibung im Einbauzustand der Dichtung im Wälzlager.
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In 2 ist eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der Dichtung 01 für ein Wälzlager gezeigt. Die Dichtung 01 gleicht der in 1 gezeigten Dichtung 01, umfassend den Dichtungskörper 02 und die Armierung 03. Abweichend zu 1 weist die Dichtung 01 gemäß 2 nur eine Dichtungskörperbeschichtung auf. Die Beschichtung 07 aus Hybridpolymerwerkstoff ist auf den freiliegenden Seitenflächen des Dichtungskörpers 02 mit den Dichtlippen 04 angeordnet. Die Armierung 03 weist keine Beschichtung auf.
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In 3 ist eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform der Dichtung 01 für ein Wälzlager gezeigt. Die Dichtung 01 gleicht der in 1 gezeigten Dichtung 01, umfassend den Dichtungskörper 02 und die Armierung 03. Abweichend zu 1 weist die Dichtung 01 gemäß 3 nur eine Teilbeschichtung auf. Die Beschichtung 07 aus Hybridpolymerwerkstoff ist teilweise auf den freiliegenden Seitenflächen des Dichtungskörpers 02 mit den Dichtlippen 04 angeordnet. Die Armierung 03 weist keine Beschichtung auf.
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In 4 ist eine Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform der Dichtung 01 für ein Wälzlager gezeigt. Die Dichtung 01 gleicht der in 1 gezeigten Dichtung 01, umfassend den Dichtungskörper 02 und die Armierung 03. Abweichend zu 1 weist die Dichtung 01 gemäß 4 nur eine Dichtlippenbeschichtung auf. Die Beschichtung 07 aus Hybridpolymerwerkstoff ist auf den Seitenflächen der Dichtlippen 04 angeordnet. Die Beschichtung 07 ist insbesondere im Kontaktbereich der Dichtlippen 04 angeordnet. Somit kann eine gezielte Reibungsreduzierung im gewünschten Bereich erfolgen. Die Armierung 03 weist keine Beschichtung auf.
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Bezugszeichenliste
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- 01
- Dichtung
- 02
- Dichtungskörper
- 03
- Armierung
- 04
- Dichtlippe
- 05
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- 06
- Maschinenelement
- 07
- Beschichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015211125 A1 [0003]
- EP 0792846 A1 [0004]
