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Die Erfindung betrifft ein Dichtelement, umfassend ein Trägerblech mit einem daran angeformten elastisch verformbaren Dichtkörper mit wenigstens einer daran angeformten Dichtlippe sowie ein Laufblech. Ferner betrifft die Erfindung eine Lageranordnung, umfassend ein solches Dichtelement.
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Aus der
WO 2015/120831 A1 geht ein Wälzlager einer Radlagereinheit hervor, aufweisend zumindest einen Außenring und wenigstens einen Innenring und dazwischen angeordnete Wälzkörper. Zur Abdichtung eines Innenraums ist eine Wälzlagerabdichtung vorgesehen, die zumindest ein mit einem Lagerring verbundenes Trägerelement einschließt, wobei das Trägerelement jeweils mit einem abgewinkelten Schenkel an dem Lagerring abgestützt und befestigt ist. Am Trägerelement ist ein Dichtkörper mit zwei Dichtlippen angeformt, wobei die Dichtlippen an einem der Lagerringe sowie an einem Laufblech abdichtend zur Anlage kommen. Bei dauerhaftem Dichtkontakt altert das Material des Dichtkörpers und verliert seine Elastizität, wodurch sich der Dichtkontakt bzw. eine Anpresskraft zwischen dem Trägerelement und dem Laufblech bzw. dem jeweiligen Lagerring durch Verschleiß reduziert.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Dichtelement sowie eine Lageranordnung dahingehend weiterzuentwickeln, dass eine Dichtwirkung insbesondere bei geringen Betriebstemperaturen, verbessert und Reibungsverluste reduziert werden. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen.
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Ein erfindungsgemäßes Dichtelement umfasst ein Trägerblech mit einem daran angeformten Dichtkörper, der aus einem Elastomerwerkstoff mit magnetisierbaren Partikeln ausgebildet ist, sowie ein ferromagnetisches Laufblech, wobei das Trägerblech relativ zum Laufblech, oder umgekehrt, rotierbar angeordnet ist, wobei der Dichtkörper wenigstens eine erste elastisch verformbare Dichtlippe aufweist, die am Laufblech abdichtend zur Anlage kommt, wobei die Partikel des Dichtkörpers wenigstens im Bereich der ersten Dichtlippe magnetisiert sind, um zumindest zwischen der ersten Dichtlippe und dem Laufblech eine Dichtwirkung zu verstärken. Mittels des Dichtelements wird ein Innenraum einer Lageranordnung gegenüber einem Außenbereich abgedichtet.
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Der Dichtkörper, insbesondere die wenigstens erste Dichtlippe, ist aufgrund der darin angeordneten Partikel wenigstens bereichsweise magnetisierbar ausgeführt. Anders gesagt können die im Dichtkörper vorzugsweise gleichmäßig verteilten, magnetisierbaren Partikel je nach Anforderung an das Dichtelement magnetisiert werden. Dadurch ist der Dichtkörper, insbesondere die jeweilige Dichtlippe, zumindest partiell magnetisierbar. Zur Verstärkung einer Dichtwirkung zwischen der zumindest ersten Dichtlippe und dem Laufblech sind zumindest die Partikel innerhalb der wenigstens ersten Dichtlippe magnetisiert. Die Magnetisierung der Partikel in der Dichtlippe kann über den gesamten Umfang des Dichtelements vollumfänglich unipolar ausgeführt sein. Alternativ kann eine in Umfangsrichtung des Dichtelements segmentierte Magnetisierung der Partikel innerhalb der jeweiligen Dichtlippe mit unterschiedlichen Polarisationen erfolgen. Alternativ oder ergänzend kann eine in radialer Richtung des Dichtelements segmentierte Magnetisierung der Partikel innerhalb der jeweiligen Dichtlippe mit unterschiedlichen Polarisationen erfolgen. Insbesondere kann eine Magnetisierung der Partikel innerhalb der jeweiligen Dichtlippe in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung abwechselnd mit als Nord- und Südpol ausgeführter Polarisation erfolgen.
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Bei einer Magnetisierung wird ein zuvor unmagnetisches Material, beispielsweise ein metallisches Blech oder ein eisenhaltiger Partikel magnetisch. Die Magnetisierung wird durch eine parallele Ausrichtung der Elementarmagnete im Material erreicht, indem das Material einem äußeren Magnetfeld ausgesetzt wird. Durch die Magnetisierung entsteht in dem magnetisierten Bauteil oder dem magnetisierten Partikel ein zusätzliches magnetisches Feld, welches sich mit dem äußeren Magnetfeld überlagert. Ferromagneten, also in diesem Fall das ferromagnetische Laufblech sowie die magnetisierten Partikel im Dichtkörper sind durch entsprechende Magnetisierung ausgebildete Dauermagneten, die vorliegend ein dauerhaftes Magnetfeld erzeugen, wobei die ferromagnetischen Partikel im Dichtkörper vom Laufblech, und umgekehrt, magnetisch angezogen werden.
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Die magnetisierbaren Partikel sind ferromagnetische bzw. hartmagnetische Partikel, die bei der Herstellung des Dichtkörpers zunächst unmagnetisiert in den Elastomerwerkstoff beigemischt und gegebenenfalls zur Ausbildung einer Polarisation einem entsprechenden Magnetfeld ausgesetzt werden. Zwischen der jeweiligen magnetisierten Dichtlippe und dem ferromagnetischen Anlaufblech entsteht ein magnetischer Kreis, vergleichbar dem von Haftmagneten, wodurch die Dichtlippe mittels magnetischer Anzugskraft an das Trägerblech zum Anliegen kommt. Unter einer Anzugskraft ist somit eine Kraft zu verstehen, mit der sich die jeweilige Dichtlippe in Folge der Magnetisierung der darin befindlichen Partikel und des dadurch entstehenden magnetischen Kreises an das Laufblech andrückt bzw. anpresst. Die Größe dieser Anzugskraft hängt zum einen von der Geometrie, insbesondere dem konstruktiv vorgegebenen Abstand zwischen der jeweiligen Dichtlippe und dem Laufblech, ab, zum anderen von der Temperatur. Bedingt durch den negativen Temperaturkoeffizienten des permanentmagnetischen Werkstoffes der Dichtlippe nimmt die resultierende magnetische Anzugskraft mit steigender Temperatur ab, dieser Vorgang ist jedoch reversibel. Anders gesagt stellt sich eine Anzugskraft der zumindest ersten Dichtlippe an das Laufblech in Abhängigkeit einer Temperatur des Dichtungssystems automatisch ein.
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Der Dichtkörper wird vom Trägerblech getragen und ist über den gesamten Umfang des Dichtelements am Trägerblech angeordnet. Der Dichtkörper ist beispielsweise am Trägermaterial des Trägerblechs anvulkanisiert bzw. angeformt. Das Trägerblech ist drehfest mit einem ersten Bauteil und das Laufblech ist drehfest mit einem relativ zum ersten Bauteil drehbaren zweiten Bauteil, oder umgekehrt, verbunden. Das erste Bauteil ist beispielsweise ein Innenring einer Lageranordnung, wobei das zweite Bauteil beispielsweise ein Außenring der Lageranordnung ist, der relativ zum Innenring drehbar ist, oder umgekehrt.
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Die jeweilige Dichtlippe kann derart ausgebildet sein, dass sie im montierten Zustand permanent am Laufblech zur Anlage kommt. Am Laufblech ist eine Gegenlauffläche ausgebildet, an der die jeweilige Dichtlippe abdichtend zur Anlage kommt und im Betrieb, also bei Rotation relativ zum Trägerblech, daran abgleitet. Die Gegenlauffläche kann entweder eine axiale Stirnfläche an einem radialen Schenkel oder eine radiale Mantelfläche an einem axialen Schenkel des Laufblechs sein. Somit liegt eine konstruktionsbedingte Anpresskraft der jeweiligen Dichtlippe in Richtung der jeweiligen Gegenlauffläche des Laufblechs vor. In Folge der Magnetisierung der in der jeweiligen Dichtlippe befindlichen Partikel wird diese Anpresskraft der jeweiligen Dichtlippe an das Laufblech durch eine zusätzliche durch entsprechende Magnetisierung bedingte Anzugskraft erhöht, da sich zwischen dem ferromagnetischen Laufblech und der jeweiligen magnetisierten Dichtlippe ein magnetischer Kreis ausbildet. Mithin wird ein Dichtkontakt zwischen der mindestens ersten Dichtlippe und dem Laufblech verstärkt.
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Alternativ kann die jeweilige Dichtlippe derart ausgebildet sein, dass im montierten Zustand des Dichtelements zunächst ein Spalt zwischen der jeweiligen Dichtlippe und dem Laufblech vorliegt. Durch die magnetische Anzugskraft kommt die jeweilige magnetisierte Dichtlippe am ferromagnetischen Laufblech schließlich zur Anlage, sodass der Spalt geschlossen wird und ein Dichtkontakt zwischen der jeweiligen Dichtlippe und der ersten Gegenlauffläche des Laufblechs vorliegt. Anders gesagt wird erst durch Magnetisierung der Partikel in der jeweiligen Dichtlippe eine abdichtende Wirkung zwischen dem Dichtkörper und dem Laufblech erzeugt.
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Durch Erwärmung verlieren Magneten zumindest einen Teil ihrer Magnetisierung. Je nach Werkstoff und Höhe der Temperatur kann zwischen reversiblem, irreversiblem und permanentem Verlust der Magnetisierung unterschieden werden. Oberhalb der sogenannten Curie-Temperatur verändert sich die Struktur des ferromagnetischen Laufblechs und der Partikel im Dichtkörper dauerhaft. Ein erneutes Magnetisieren ist danach nicht mehr möglich. Mithin liegt ein permanenter Verlust der Magnetisierung vor. Irreversible Verluste treten hingegen bei einem Einsatz deutlich oberhalb einer Einsatztemperatur auf, wobei der Magnet geschwächt wird und diesen Zustand auch nach dessen Abkühlung beibehält. Dies kann jedoch durch erneute Magnetisierung mit einem ausreichend starken Magnetfeld rückgängig gemacht werden, sodass der Magnet wieder seine ursprüngliche Kraft erhält. Reversible Verluste treten demgegenüber bei solchen Temperaturen auf, die nur geringfügig oberhalb einer Einsatztemperatur des jeweiligen Magneten bzw. des magnetisierten Bauteils/Partikels liegen. Der Magnet ist schwächer, solange er dieser Temperatur ausgesetzt ist. Durch Abkühlung gewinnt der Magnet seine voll Magnetkraft zurück. Dieser Effekt ist unabhängig von der Häufigkeit von Temperaturwechseln, sofern eine bestimmte Temperaturschwelle nicht überstiegen wird, die irreversible oder permanente Verluste zur Folge hätten.
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Der Effekt der reversiblen Verluste wird für das vorliegende Dichtelement vorteilhaft genutzt. In abgekühltem Zustand, insbesondere bei Stillstand oder vergleichsweise niedrigen Drehzahlen des Trägerblechs relativ zum Laufblech, oder umgekehrt, ist die Anzugskraft der jeweiligen Dichtlippe an das Laufblech größer als bei höheren Temperaturen, insbesondere bei höheren Drehzahlen der Lageranordnung. Eine im Betrieb im Dichtkontakt zwischen der jeweiligen Dichtlippe und dem Laufblech entstehende Reibung führt zu einer Erwärmung der aneinander abgleitenden Komponenten des Dichtelements. Da die Magnetisierung des Laufblechs und/oder der magnetisierten, ferromagnetischen Partikel mit zunehmender Temperatur abnimmt, reduziert sich auch die magnetische Anzugskraft, wodurch die Reibungsverluste innerhalb des Dichtelements sinken. Mithin führt dies zu einer reduzierten magnetischen Anzugskraft. Bei hohen Drehzahlen mit damit einhergehenden höheren Bauteiltemperaturen können somit im Vergleich zu geringeren Drehzahlen mit damit einhergehenden geringeren Bauteiltemperaturen niedrigere Reibungsverluste realisiert werden. Kühlen die Bauteile des Dichtelements aufgrund sinkender Drehzahlen wieder ab, erlangen die magnetisierten Partikel in der jeweiligen Dichtlippe ebenso wie das Laufblech ihre ursprüngliche Magnetisierung wieder, wodurch die Anzugskraft zurück auf die ursprüngliche Stärke anwächst. Mit einem solchen Dichtelement ist ein Dichtsystem für eine Lageranordnung oder dergleichen realisierbar, welches eine auf verschiedene Betriebssituationen des Dichtelements automatisch anpassbare Reibung bei stets ausreichender Dichtwirkung aufweist, wobei unabhängig der Temperatur eine hinreichende Anzugskraft der jeweiligen Dichtlippe mit den darin magnetisierten Partikeln sichergestellt ist. Insbesondere ist mittels eines solchen Dichtelements eine automatische Reibungsanpassung möglich.
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Mittels der durch das Dichtelement erfolgenden Abdichtung wird erreicht, dass ungewollte Stoffübergänge, insbesondere Übergänge von Schmutz und Fluiden wie Gas und Wasser von einem Ort zu einem anderen verhindert oder begrenzt werden. Insbesondere wird mittels der Abdichtung des Dichtungselements verhindert oder zumindest zeitlich verzögert, dass, wenn das Dichtelement in einer Lageranordnung angeordnet ist, Schmutz und/oder Feuchtigkeit von einem Außenbereich der Lageranordnung in den Innenraum desselben gelangt.
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Ferner bevorzugt weist der Dichtkörper wenigstens eine zweite elastisch verformbare, magnetisierbare Dichtlippe auf, die am Laufblech abdichtend zur Anlage kommt. Die zweite Dichtlippe kann zusammen mit der ersten Dichtlippe an der gleichen ersten Gegenlauffläche abdichtend zur Anlage kommen. Alternativ kann die zweite Dichtlippe an einer zweiten Gegenlauffläche abdichtend zur Anlage kommen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Laufblech zwei oder mehrere Schenkel aufweist, wobei die erste Gegenlauffläche beispielsweise an einem radialen Schenkel des Laufblechs und die zweite Gegenlauffläche beispielsweise an einem axialen Schenkel des Laufblechs ausgebildet ist. Dabei kann die erste Dichtlippe an der ersten Gegenlauffläche und die zweite Dichtlippe an der zweiten Gegenlauffläche, oder umgekehrt, abdichtend anliegen. Die zweite Dichtlippe ist ebenso wie die erste Dichtlippe an dem Dichtkörper einteilig angeformt und weist magnetisierbare Partikel auf.
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Nach einem Ausführungsbeispiel sind die magnetisierbaren Partikel im Bereich der zweiten Dichtlippe unmagnetisiert. Mit andern Worten ist die zweite Dichtlippe unmagnetisiert bzw. nicht magnetisiert. Die zweite Dichtlippe kommt abdichtend am Laufblech zur Anlage, wobei die Dichtwirkung zwischen der zweiten Dichtlippe und dem Laufblech im Wesentlichen unabhängig von der Systemtemperatur des Dichtelements ist.
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Alternativ sind die magnetisierbaren Partikel im Bereich der zweiten Dichtlippe magnetisiert, um zwischen der zweiten Dichtlippe und dem Laufblech eine Dichtwirkung zu verstärken. Mit anderen Worten sind wohl die Partikel innerhalb der ersten Dichtlippe sowie die Partikel innerhalb der zweiten Dichtlippe magnetisiert, wodurch die Dichtlippen von dem ferromagnetischen Laufblech magnetisch angezogen werden, um zwischen den Dichtlippen und dem Laufblech die Dichtwirkung zu verstärken. Die Wirkungsweise der zweiten Dichtlippe erfolgt dabei im Wesentlichen analog zur ersten Dichtlippe, wie oben beschrieben. Auch mehr als zwei am Dichtkörper angeformte Dichtlippen sind denkbar, wobei die Partikel in mindestens einer, vorzugsweise zwei, mehreren oder allen Dichtlippen magnetisiert sind, um die Dichtwirkung zwischen dem Dichtkörper und dem Laufblech zu verstärken. Mithin kann der Dichtkörper ein- oder mehrlippig ausgebildet sein.
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Bevorzugt weist der Elastomerwerkstoff des Dichtkörpers höchstens 80 Gew.-% magnetisierbare Partikel auf. Je höher der Anteil der magnetisierbaren Partikel innerhalb des Dichtkörpers desto steifer ist der Dichtkörper. Daher ist es von Vorteil, einen Zusammensetzung des Elastomerwerkstoffs auszuwählen, die einen guten Kompromiss zwischen einer temperaturabhängigen Anzugskraft und einer Elastizität des Werkstoffs sicherstellt. Vorteilhaft liegt der Anteil zwischen 20 % und 50 % vom Gewichtsanteil.
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Nach einem Ausführungsbeispiel liegt in Umfangsrichtung der jeweiligen Dichtlippe eine alternierende laterale Magnetisierung der Partikel vor. Alternativ liegt in Umfangsrichtung der jeweiligen Dichtlippe eine alternierende longitudinale Magnetisierung der Partikel vor. Ferner alternativ liegt in Umfangsrichtung der jeweiligen Dichtlippe eine konstante longitudinale Magnetisierung der Partikel vor.
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Vorzugsweise ist das Laufblech wenigstens teilweise von einem magnetischen Kodierring umgeben. Der Kodierring kann ebenfalls magnetisch ausgebildet und über den gesamten Umfang des Laufblechs angeordnet und daran befestigt sein. Der Kodierring wird von dem Laufblech getragen und ist von einem mit magnetischen Partikeln beladenen Elastomer geformt. Der Kodierring kann mit einer Sensorvorrichtung zusammenwirken, die beispielsweise einen oder mehrere Sensorelemente, wie beispielsweise einen Drehzahlsensor, umfasst, wobei die Sensorelemente auf unterschiedlichen physikalischen Wirkprinzipien basieren können.
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Bevorzugt ist der Kodierring an einer im Gegensatz zum Dichtkörper entgegengesetzten Stirnseite eines radialen Schenkels des Laufblechs angeordnet. Das Laufblech ist vorzugsweise L-förmig ausgebildet und weist entsprechend einen axialen und einen radialen Schenkel auf, der axiale Schenkel kann dazu verwendet werden, einen Presssitz auf einem ortsfesten oder drehbaren Bauteil zu realisieren. Der Kodierring ist am radialen Schenkel des Laufblechs angeformt, insbesondere anvulkanisiert, wobei die erste Gegenlauffläche am radialen Schenkel ausgebildet und ist dem am Trägerblech angeformten Dichtkörper zugewandt. Der Kodierring ist auf der entgegengesetzten Seite des radialen Schenkels des Laufblechs angeformt. Dadurch wird sichergestellt, dass wenigstens die erste Dichtlippe des Dichtkörpers ausschließlich an der ersten Gegenlauffläche zur Anlage kommt.
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Eine erfindungsgemäße Lageranordnung umfasst zumindest einen Außenring und zumindest einen Innenring, wobei räumlich zwischen dem Innenring und dem Außenring ein Dichtelement gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung angeordnet ist. Räumlich zwischen dem Innenring und dem Außenring können eine Vielzahl von Wälzkörpern angeordnet sein. Zudem ist das Dichtelement räumlich zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet. Der Innenring ist beispielsweise zumindest mittelbar drehfest und axialfest mit einer Radnabe verbunden und wird während einer Montage beispielsweise auf die Radnabe aufgepresst. Entweder ist das Trägerblech mit dem Dichtkörper am Innenring und das Laufblech, gegebenenfalls mit dem Kodierring, am Außenring der Lageranordnung angeordnet, oder das Trägerblech mit dem Dichtkörper ist am Außenring und das Laufblech am Innenring angeordnet.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung von drei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt
- 1 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Lageranordnung mit einem erfindungsgemäßen Dichtelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 eine schematische, perspektivische Schnittdarstellung eines Trägerelements des erfindungsgemäßen Dichtelements nach 1,
- 3 eine schematische, perspektivische Schnittdarstellung des Trägerelements des erfindungsgemäßen Dichtelements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
- 4 eine schematische, perspektivische Schnittdarstellung des Trägerelements des erfindungsgemäßen Dichtelements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Lageranordnung 10 für ein - hier nicht gezeigtes - Kraftfahrzeug, umfassend einen Außenring 11 und einen Innenring 12, wobei räumlich zwischen dem Innenring 12 und dem Außenring 11 ein Dichtelement 1 zur Abdichtung eines Innenraums 8 der Lageranordnung 10 gegenüber einem Außenbereich 9 angeordnet ist. Das Dichtelement 1 umfasst ein Trägerblech 2, das in den Au-ßenring 11 eingepresst ist. Am Trägerblech 2 ist ein elastisch verformbarer Dichtkörper 3 angeformt, welcher in der nachfolgend beschriebenen Weise an einem ferromagnetischen Laufblech 4 abdichtend zur Anlage kommt. Das Laufblech 4 ist drehfest mit dem Innenring 12 verbunden. Der Innenring 12 ist relativ zum drehfesten Außenring 11 drehbar, wobei der Innenring 12 dazu beispielsweise mit einer - hier nicht gezeigten - Radnabe drehfest verbunden sein kann. Auch eine umgekehrte Anordnung, bei der der Außenring 11 relativ zum drehfesten Innenring 12 drehbar ist, ist denkbar. Mithin ist das Trägerblech 2 relativ zum Laufblech 4, oder umgekehrt, rotierbar angeordnet. Das Laufblech 4 ist teilweise von einem magnetischen Kodierring 6 umgeben. Der Kodierring 6 ist somit von dem Laufblech 4 getragen und ist ebenfalls von einem mit magnetischen Partikeln beladenen Elastomer geformt. Der Kodierring 6 wirkt vorliegend mit einem Drehzahlsensor einer Sensorvorrichtung zur Erfassung einer Rotationsgeschwindigkeit des Innenrings 12 zusammen.
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Nach dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 weist das Trägerblech 2 einen axialen und radialen Abschnitt 16, 17 auf, wobei das Trägerblech 2 mit dem axialen Abschnitt 16 über einen radialen Sitz drehfest mit dem Außenring 11 verbunden ist. Am radialen Abschnitt 17 des Trägerblechs 2 ist der Dichtkörper 3 angeformt. Der Dichtkörper 3 weist einen Elastomerwerkstoff auf, in den - hier nicht näher gezeigte - magnetisierbare Partikel eingemischt bzw. gleichmäßig verteilt sind, wobei der Dichtkörper 3 höchstens 80 Gew.-% magnetisierbare Partikel aufweist. Der Dichtkörper 3 weist vorliegend zwei elastisch verformbare, axi-radial ausgebildete Dichtlippen 5, 18 auf, wobei die erste Dichtlippe 5 im Wesentlichen in Richtung eines radialen Schenkels 19 des Laufblechs 4 und die zweite Dichtlippe 18 im Wesentlichen in Richtung eines axialen Schenkels 20 des Laufblechs 4 ausgerichtet ist und daran abdichtend zur Anlage kommt. Alternativ kann die erste Dichtlippe 5 auch im Wesentlichen in Richtung eines axialen Schenkels 20 des Laufblechs 4 und die zweite Dichtlippe 18 im Wesentlichen in Richtung eines radialen Schenkels 19 des Laufblechs 4 ausgerichtet sein und daran abdichtend zur Anlage kommen. Der Kodierring 6 ist an einer im Gegensatz zum Dichtkörper 3 entgegengesetzten Stirnseite des radialen Schenkels 19 des Laufblechs 4 angeordnet. Über den axialen Schenkel 20 des Laufblechs 4 ist das Laufblech 4 mittels radialen Sitzes drehfest mit dem Innenring 12 verbunden. In beiden Dichtlippen 5, 18 sind die genannten magnetisierbaren Partikel homogen verteilt angeordnet, wobei vorliegend die Partikel in der ersten Dichtlippe 5 magnetisiert und die Partikel in der zweiten Dichtlippe 5 und dem Rest des Dichtkörpers 3 unmagnetisiert sind. Alternativ können die Partikel in beiden Dichtlippen 5, 18 magnetisiert sein. Eine nachträgliche Magnetisierung der Partikel innerhalb einer unmagnetisierten Dichtlippe ist ebenfalls denkbar.
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Durch die Magnetisierung der innerhalb der ersten Dichtlippe 5 vorliegenden Partikel wird die so magnetisierte Dichtlippe 5 in Richtung des ferromagnetischen Laufblechs 4 magnetisch angezogen. Dadurch wird zwischen der ersten Dichtlippe 5 und dem Laufblech 4 bereits im Ausgangszustand eine Anzugskraft der ersten Dichtlippe 5 an das Laufblech 4 und somit die Dichtwirkung verstärkt, wobei sich die Anzugskraft bzw. die Dichtwirkung zusätzlich in Abhängigkeit einer Systemtemperatur des Dichtelements 1 automatisch anpasst.
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Die Dichtlippen 5, 18 sind derart ausgebildet, dass sie bereits im montierten Zustand des Dichtelements 1 am Laufblech 4 abdichtend zur Anlage kommen. Am Laufblech 4 ist für jede Dichtlippe 5, 18 je eine Gegenlauffläche 7, 21 ausgebildet, an der die jeweilige Dichtlippe 5, 18 abdichtend zur Anlage kommt und im Betrieb daran abgleitet. Die Anpresskraft bzw. der Dichtkontakt, mit der die erste Dichtlippe 5 bereits konstruktionsbedingt an der ersten Gegenlauffläche 7 zur Anlage kommt, wird durch die Magnetisierung der ersten Dichtlippe 5 zusätzlich verstärkt. Diese zusätzliche Anzugskraft ist temperaturabhängig, und variiert je nach Bauteiltemperatur der ersten Dichtlippe 5 sowie des Laufblechs 4. Bei hohen Drehzahlen des Außenrings 11 relativ zum Innenring 12, oder umgekehrt, entsteht zwischen den Dichtlippen 5, 18 und dem Laufblech 4 infolge von Reibung Wärme, die sich negativ auf die Magnetisierung der Partikel der ersten Dichtlippe 5 und des Laufblechs 4 auswirkt. Anders gesagt sinkt die anfängliche Anzugskraft infolge der Erwärmung der Dichtlippen 5, 18 und/oder des Laufblechs 4, sodass dadurch Reibungsverluste in der Lageranordnung 10 sinken. Die Bauteile erhitzen jedoch nur derart hoch, dass die wärmebedingten Magnetisierungsverluste reversibel sind, wobei die in der ersten Dichtlippe 5 magnetisierten Partikel sowie das Laufblech 4 durch Abkühlen der Bauteile, insbesondere in Folge geringerer oder sinkender Drehzahlen des Außenrings 11 relativ zum Innenring 12, ihre magnetische Stärke zurückgewinnen. Durch Abkühlung des Systems steigen die Reibungsverluste wieder an, wobei gleichzeitig die Dichtwirkung wieder zunimmt.
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In den 2 bis 4 sind lediglich das Trägerblech 2 mit dem daran angeformten Dichtkörper 3 dargestellt, um unterschiedliche Möglichkeiten der Magnetisierung der Partikel innerhalb der ersten Dichtlippe 5 darzustellen. Nach dem ersten Ausführungsbeispiel liegt in Umfangsrichtung der magnetisierten ersten Dichtlippe 5 eine alternierende laterale Magnetisierung der Partikel vor. In Umfangsrichtung des Dichtelements 1 sind vorliegend gleich große Abschnitte 14, 22 an der ersten Dichtlippe 5 vorgesehen, die hier über Grenzen 13 voneinander getrennt sind. Diese Grenzen 13 sind in Realität nicht sichtbar, sondern sollen lediglich die Grenze zwischen einer ersten Polarisation von Partikeln innerhalb eines ersten Abschnitts 14 und einer zweiten Polarisation von Partikeln innerhalb eines zweiten Abschnitts 22 darstellen. Wenn von magnetisierten Abschnitten 14, 22 die Rede ist, so ist darunter die Magnetisierung der magnetisierbaren Partikel innerhalb dieser Abschnitte 14, 22 der ersten Dichtlippe 5 zu verstehen. Vorliegend weist jeder erste Abschnitt 14 eine als Nordpol ausgeführte Polarisation und jeder zweite Abschnitt 22 eine als Südpol ausgeführte Polarisation auf, wobei in Umfangsrichtung der ersten Dichtlippe 5 zwischen einem als Südpol magnetisierten zweiten Abschnitt 22 je ein als Nordpol magnetisierter erster Abschnitt 14 angeordnet ist. Auf einen ersten Abschnitt 14 folgt in Umfangrichtung der Lageranordnung 10 ein zweiter Abschnitt 22, auf den wiederum ein erster Abschnitt 14 folgt, und so weiter.
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Prinzipiell kann die Magnetisierung der Partikel in der ersten und/oder zweiten Dichtlippe 5, 18 beliebig, also mit unterschiedlichen Polarisationen, ausgeführt sein. In den 3 und 4 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele exemplarisch dargestellt.
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Nach einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 3 liegt in Umfangsrichtung der ersten Dichtlippe 5 eine alternierende longitudinale Magnetisierung der Partikel vor. Vorliegend weist die erste Dichtlippe 5 zwei radial übereinanderliegende Magnetisierungsschichten 15, 23 auf, die durch eine umlaufende Grenze 13 voneinander getrennt sind. Die Grenze 13 ist in Realität nicht sichtbar und dient hier lediglich dem besseren Verständnis. Die Magnetisierung der radial innen angeordneten, ersten Magnetisierungsschicht 15 ist vorliegend identisch zu der zu 2 beschriebenen Ausführungsform. Die radial außen ausgebildete zweite Magnetisierungsschicht 23 ist ebenfalls identisch zur Ausführungsform nach 2 ausgeführt, jedoch im Gegensatz zur ersten Magnetisierungsschicht 15 versetzt, sodass radial außerhalb eines als Nordpol polarisierten ersten Abschnitts 14 ein als Südpol polarisierter zweiter Abschnitt 22 angeordnet ist.
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Gemäß einem in 4 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel liegt in Umfangsrichtung der ersten Dichtlippe 5 eine konstante longitudinale Magnetisierung der Partikel vor. Vorliegend sind ebenfalls zwei Magnetisierungsschichten 15, 23 an der ersten Dichtlippe 5 ausgebildet. Der Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die radial innen angeordnete erste Magnetisierungsschicht 15 eine unipolar als Nordpol magnetisierte erste Polarisation aufweist und dass die radial außen angeordnete zweite Magnetisierungsschicht 23 eine unipolar als Südpol magnetisierte, zweite Polarisation aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dichtelement
- 2
- Trägerblech
- 3
- Dichtkörper
- 4
- Laufblech
- 5
- Erste Dichtlippe
- 6
- Kodierring
- 7
- Erste Gegenlauffläche
- 8
- Innenraum
- 9
- Außenbereich
- 10
- Lageranordnung
- 11
- Außenring
- 12
- Innenring
- 13
- Grenze
- 14
- Erster Abschnitt einer Dichtlippe
- 15
- Erste Magnetisierungsschicht
- 16
- Axialer Abschnitt des Trägerblechs
- 17
- Radialer Abschnitt des Trägerblechs
- 18
- Zweite Dichtlippe
- 19
- Radialer Schenkel des Laufblechs
- 20
- Axialer Schenkel des Laufblechs
- 21
- Zweite Gegenlauffläche
- 22
- Zweiter Abschnitt einer Dichtlippe
- 23
- Zweite Magnetisierungsschicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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