DE19750376A1

DE19750376A1 - Faltenbalg mit Imprägnierung

Info

Publication number: DE19750376A1
Application number: DE19750376A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Ing Konegen; Hans Dipl Chem Schreiber; Thomas Dipl Ing Schmidt; Thomas Dipl Ing Schafferus; Joachim Dipl Ing Wette
Original assignee: GKN Automotive GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 1997-11-14
Publication date: 1999-05-27
Also published as: WO1999025997A1; EP1030985A1; KR100371889B1; KR20010032093A; DE59811771D1; US20030143355A1; US6743482B2; EP1030985B1; JP2001523799A; US6569021B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Imprägniermittel für Falten bälge aus thermoplastischem oder elastomerem Material und auf derartige Faltenbälge mit einer Imprägnierung. Derartige Falten bälge dienen häufig zur Abdeckung eines mit Schmiermittel ge füllten Gelenkraumes eines Gelenks, wobei sie den Austritt von Schmiermitteln aus dem Gelenkraum und den Eintritt von Schmutz in den Gelenkraum verhindern. Ein häufiger Anwendungsfall sind drehend umlaufende Gelenke im Bereich von Fahrzeugantriebssträn gen. Dabei umschließen die beiden abschließenden Bunde der Fal tenbälge zum einen eine Welle und zum anderen ein Gelenkbauteil und sind auf diesen mittels Spannbändern eingespannt.

Bei großen Beugewinkeln des Gelenks werden die Falten der sich mitbeugenden Faltenbälge derart stark verformt, daß sich ihre äußeren Oberflächen gegenseitig berühren. Kommt es hierbei zu Relativbewegungen zwischen den Oberflächen, hat die dann auf tretende Reibung zwei unerwünschte Effekte. So ist es nicht zu vermeiden, daß bei hinzutretender Verschmutzung durch eine Scheuerwirkung an den äußeren Oberflächen der Falten mit der Zeit Material abgetragen wird und dadurch die Lebensdauer des Faltenbalges herabgesetzt wird. Bei Faltenbälgen mit einer Lauf leistung im Fahrzeug von weniger als 10.000 km ist außerdem bei Hinzutreten von Wasser ein Quietschen (Squeakphänomen) fest zustellen, das als Komfortbeinträchtigung angesehen wird.

Aus der DE 43 01 062 C1 ist ein Faltenbalg bekannt, bei dem eine Oberflächenbeschichtung aus Poly-alpha-Olefinen aufgebracht wird, um die Reibung zwischen sich bei starker Beugung des Ge lenks gegenseitig berührenden Oberflächen der Faltenbalgwand herabzusetzen. Bei Hinzutreten von Schmutzpartikeln ist eine derartige Oberflächenbeschichtung schnell abgetragen, so daß bei einem Lastkollektiv des Gelenks mit hohem Anteil mit starker Beugung eine Verbesserung nur für einen Teilbereich der Gesamt lebensdauer des Faltenbalgs sichergestellt werden kann.

Aus der US 4 830 767 ist ein Schmierfett für Antriebsgelenke, die mit einem Faltenbalg abgedeckt sind, bekannt. Dieses Fett soll dazu beitragen, das Elastomer dieser Faltenbälge vom Bre chen und Sprödewerden während langen Winterbetriebes zu schützen. Weiterhin ist beschrieben, daß dieses Fett ein gutes Schmiermittel zwischen Metallteilen einerseits und elastomeren Kunststoffen andererseits ist. Als Basis für dieses Fett werden Poly-alpha-Olefine vorgeschlagen. Die Erzielung der angesproche nen Effekte verlangen jedoch eine Beimischung einer Kombination von Karbonat- und Phosphat-Additiven.

Aus der US 5 223 161 ist ein Fett für den gleichen Anwendungs fall bekannt, das Poly-alpha-olefine als Basisöl hat, wobei ein Additivpaket aus Sulfat und einem aliphatischen Monocarboxylat besteht.

Aus der US 4 967 609 ist ein Faltenbalg aus Gummimaterial be kannt, der einen geschlossenen Überzug oder einzelne Ringelemen te, die dauerhaft auf die Oberfläche der Falten aufgebracht sind, aufweist, wobei die Beschichtung oder die einzelnen Ring elemente aus einem Gummimaterial als Trägersubstanz und einem Anti-Degradations-Mittel besteht, die in die Oberfläche des Fal tenbalges eindiffundieren sollen.

Aus der US 4 573 693 ist ein Faltenbalg zum Abdecken von Gleich laufdrehgelenken bekannt, der eine Überzugsschicht aus Polyamid harz hat, die auf den Grundkörper mittels einer Primer-Schicht aufgeklebt ist. Die Aufgabe ist es, mittels eines auf den Grund körper aufgeklebten Überzugs aus einem abweichenden Material Verschleiß zu reduzieren.

Aus der US 4 265 663 ist es bekannt, eine Wachsformulierung aus einem flüssigen Poly-alpha-Olefin und einem flüssigen Silikon auf Gummi- und Elastomer-Schläuche und Anschlüsse aufzubringen, um diese zu schützen und so haltbar zu machen. Das flüssige Silikon wird in Form einer wäßrigen Emulsion verwendet.

Aus der unveröffentlichten DE 196 19 368.0 ist ein Faltenbalg mit einer Imprägnierung aus Kohlenwasserstoffen mit einem Mole kulargewicht < 200 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Imprägniermittel für Faltenbälge und Faltenbälge mit Imprägnierung verbesserter Art bereitzustellen, mit denen der Verschleiß der sich gegensei tig berührenden Oberflächen bei Faltenbälgen dauerhaft herab gesetzt und das Squeakphänomen beseitigt werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Imprägniermittel gelöst, das ein Trägerfluid, ein im Trägerfluid gelöstes Öl mit einem Molekulargewicht < 200 und ein öllösliches Benetzungs mittel, das die Oberflächenspannung des Öls herabsetzt, enthält bzw. durch einen Faltenbalg mit einer Imprägnierung bestehend aus einem Öl und einem im Öl gelösten Benetzungsmittel, das die Oberflächenspannung des Öls herabsetzt. Eine Imprägnierung eines Faltenbalgs mit dem erfindungsgemäßen Imprägniermittel liefert ein dauerhaftes Reservoir von Schmiermittel für die äußere Ober fläche über die ganze Lebensdauer des Faltenbalgs. Die Imprä gnierung sorgt an der Oberfläche für gleichbleibend günstige Reibungsverhältnisse. Bei einem erfindungsgemäßen Faltenbalg mit Imprägnierung wird bei einer gegenseitigen Berührung der Falten bei starker Beugung der Verschleiß gering gehalten und die Squeakerscheinung unterdrückt. Das erfindungsgemäße Imprägnier mittel ist sowohl bei Faltenbälgen aus thermoplastischem als auch aus elastomerem Material anwendbar.

Durch den Bestandteil von Benetzungsmittel im Imprägniermittel wird bei einem Imprägnieren unter gegebenen Randbedingungen eine deutlich höhere Ölaufnahme in der Faltenbalgwand erzielt. Wei terhin wird ein gleichmäßig verteilter nicht ins Material ein dringender öliger Imprägniermittelfilm an der Oberfläche des Faltenbalges erzeugt, wobei die in der Faltenbalgwand befindli che Imprägniermittelmenge stützend auf diesen Imprägniermittel film wirkt.

Bevorzugte Beispiele für Benetzungsmittel sind Fettsäurederi vate, Sulfonate, Oxidwachse (Handelsnamen Alox, Locksol) und stickstoffhaltige heterozyklische Verbindungen wie z. B. Imidazo line.

Geeignete Öle sind Kohlenwasserstofföle, sowohl aus natürlichen wie aus synthetischen Kohlenwasserstoffen und Esteröle. Letztere können bereits als Zusatz einen Weichmacherentzug aus der Fal tenbalgwand infolge des Imprägnierens vermeiden.

Als Kohlenwasserstofföle können Poly-alpha-Olefin-Öle oder pa raffinische Mineralöle einzeln oder in Kombination verwendet werden.

Als Trägerfluid kommen bevorzugt Paraffine, Isoparaffine, Terpe ne, Aceton oder Alkohole in Betracht. Das Trägerfluid soll bei Verarbeitungstemperatur flüchtig sein und keinen Bestandteil der bleibenden Imprägnierung des Faltenbalgs bilden.

Eine geeignete Viskosität des Imprägniermittels zum Herstellen der Imprägnierung liegt in der Größenordnung zwischen 1,5 und 20 mm²/sec bei Verarbeitungstemperatur. Diese Viskosität erlaubt es, die Imprägnierung in einen äußeren Oberflächenbereich ein dringen zu lassen, wobei das Trägerfluid anschließend weitest gehend verdampft, wonach das Öl und das darin gelöste Benet zungsmittel im Material der Faltenbalgwand verbleiben, um das genannte Schmiermittelreservoir zu bilden. Die Dicke des mit einer Imprägnierung versehenen Wandbereiches soll von der Ober fläche ausgehend nicht weniger als 0,2 mm betragen. In der Regel wird jedoch die Faltenbalgwand in gesamter Dicke mit der Im prägnierung versehen, da das erfindungsgemäße Imprägniermittel schnell und tief bis zur Sättigung eindringt.

In bevorzugter Weise werden die Bunde des Faltenbalgs von einer Imprägnierung freigehalten, da ein Schmiereffekt für die darauf liegenden Spannbänder ungeeignet wäre.

An mit dem erfindungsgemäßen Imprägniermittel behandelten mit einer Imprägnierung versehenen Faltenbälgen treten weder Abrieb auf, die durch daraus folgende Undichtigkeiten die Funktion des Gelenks beeinträchtigen könnten, noch sind an ihnen Squeaker scheinungen im Einsatz festzustellen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das genannte Benetzungsmittel Korrosionsschutzwirkung für Metalle hat. Wenn nach einem erfin dungsgemäßen Verfahren das Imprägniermittel auf Faltenbälge aufgebracht wird, die an fertig montierten Gelenkenwellen ver baut sind, so kann das Aufbringen des Imprägniermittels auf die metallischen Teile der Gelenkwellen erstreckt werden. Diese erhalten dann zugleich einen wirksamen bleibenden Korrosions schutz, der aus einer Beschichtung bzw. aus einem Film des im Öl gelösten als Korrosionsschutzmittel wirkenden Benetzungsmittel besteht.

Vorteilhaft ist es, daß bei einem Aufbringen des Imprägnier mittels an der fertig montierten Gelenkwelle die Bundbereiche der Faltenbälge, auf denen die Spannbänder aufsitzen, von diesen bereits abgedeckt sind, so daß die Bundbereiche nicht imprä gniert werden. Dementsprechend findet hier auch kein Öleintrag statt, der den festen Sitz der Spannbänder behindern könnte.

Auf weitere bevorzugte Ausführungen, die sich aus den Unter ansprüchen ergeben und auf die oben noch nicht besonders einge gangen worden ist, wird hiermit ausdrücklich Bezug genommen.

Claims

1. Imprägniermittel für Faltenbälge aus thermoplastischem oder elastomerem Material,
enthaltend

- ein Trägerfluid,
- ein im Trägerfluid gelöstes Öl mit einem Molekulargewicht < 200 und
- ein öllösliches Benetzungsmittel, das die Oberflächen spannung des Öls herabsetzt.

2. Imprägniermittel nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Benetzungsmittel ausgewählt ist aus

- Fettsäurederivaten,
- Sulfonaten,
- Oxidwachsen und
- stickstoffhaltigen heterozyklischen Verbindungen, wie z. B. Imidazolinen.

3. Imprägniermittel nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Öl ausgewählt ist aus

- Kohlenwasserstoffölen und
- Esterölen,
einzeln oder in Kombination miteinander.

4. Imprägniermittel nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kohlenwasserstofföl ausgewählt ist aus

- Poly-alpha-Olefin-Ölen und
- paraffinischen Mineralölen,
einzeln oder in Kombination miteinander.

5. Imprägniermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Trägerfluid ausgewählt ist aus

- Paraffinen,
- Isoparaffinen,
- Terpenen,
- Aceton und
- Alkoholen.

6. Imprägniermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es bei Verarbeitungstemperatur eine Viskosität im Be reich von 1,5-20 mm²/s hat.

7. Imprägniermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerfluid bei Verarbeitungstemperatur flüchtig ist.

8. Imprägniermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Benetzungsmittel ein Korrosionsschutzmittel für Metalle gewählt wird.

9. Imprägniermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Benetzungsmittel im Verhältnis zum Öl zumindest einen Anteil von 0,1 Gewichtsprozenten hat.

10. Imprägniermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Öl bezogen auf das Trägerfluid einen Anteil von 20-50 Gewichtsprozenten hat.

11. Faltenbalg mit einer Imprägnierung, die aus einem Öl und einem im Öl gelösten Benetzungsmittel, das die Oberflächenspannung des Öls herabsetzt, besteht.

12. Faltenbalg mit einer Imprägnierung und Filmbeschichtung, die aus einem Öl und einem im Öl gelösten Benetzungsmittel, das die Oberflächenspannung des Öls herabsetzt, bestehen.

13. Faltenbalg nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Benetzungsmittel ausgewählt ist aus

14. Faltenbalg nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Öl ausgewählt ist aus

15. Faltenbalg nach Anspruche 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kohlenwasserstofföl ausgewählt ist aus

16. Verfahren zum Imprägnieren von Faltenbälgen mit einem Im prägniermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auftragen und Einwirkenlassen von Imprägniermittel auf die Faltenbälge an fertig montierten Gelenkwellen er folgt und daß das Auftragen des Imprägniermittels auf die metallischen Teile der Gelenkwellen erstreckt wird, wobei das Imprägniermittel für die metallischen Teile einen blei benden Korrosionsschutz bildet.