WO2018210370A1 - Radnaben-wälzlageranordnung mit einer hydrophoben beschichtung - Google Patents

Radnaben-wälzlageranordnung mit einer hydrophoben beschichtung Download PDF

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Marco Krapf
Roland Krapp
Berthold KRAUTKRÄMER
Alexander HÄPP
Andreas Kaiser
Christian Specht
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Definitions

  • This invention relates to a wheel bearing with a coating. Furthermore, the invention relates to a method for producing a wheel bearing.
  • a wheel bearing can be used, for example, as a wheel bearing of a vehicle, in particular of cars and trucks.
  • a multi-stage sealing system which has a gap seal with respect to the outside world and this has a lip seal.
  • wheel bearings especially in the open, as is the case for example with wheel bearings of vehicles, it happens that water penetrates through the gap seal in the camp. From there, there is the danger that the water penetrates through the lip seal in the bearing interior, which is critical in particular for wheel bearings, as this can lead to corrosion of the rolling elements and the raceways. With the water also dirt can penetrate into the camp. Since dirt often contains very hard constituents, this is an additional danger to the bearing.
  • Wheel bearings with coatings for improved corrosion resistance are known in the art. However, these do not have the optimal properties.
  • the object of the invention is to improve the corrosion and contamination properties of wheel bearings.
  • the invention relates to a wheel bearing, of which at least a part is provided with a hydrophobic coating to improve its properties.
  • a hydrophobic coating results in faster drainage of water as well as less remaining water in the store. This reduces the risk of corrosion.
  • a hydrophobic coating has dirt-repellent and wear-reducing properties.
  • a hydrophobic coating can also affect the flow of fat in a fat cycle.
  • the coating has properties caused by microstructures or nanostructures of the coating. The use of fine structures has an influence especially on the capillary behavior of a surface. As a result, hydrophobic properties can be generated independently of the choice of a coating material. However, a suitable coating material can support the hydrophobic behavior.
  • the coating preferably exhibits a lotus effect with respect to water. This is possible because the hydrophobic coating has micro- or nano-sized tips that are on the order of a few hundred nanometers to about ten micrometers apart such that a peak effect with increased capillary repulsion is realized over virtually the entire coated area. Water can bead off in large drops and does not remain on the surface. In this way, also penetrating dirt is washed away and does not settle on the surface. The expression of the effect of the beading depends on a contact angle of the coating to water.
  • the contact angle between the coating and water is so great that water will bead even if it does not bead off a smooth layer of polytetrafluoroethylene.
  • a strong hydrophobicity enables the entrainment of dirt in water that drips off, which is a considerable advantage when used in dirt-sensitive wheel bearings.
  • the draining of drops over the surface of the coating preferably entails the entrainment of dirt deposited there.
  • the contact angle between the coating and water is preferably so pronounced that the coating is sufficiently wettable for the purpose of cleaning dirt particles.
  • the coating is a plasma polymer coating.
  • a polysiloxane-based coating can be produced by plasma coating.
  • the coating is a polysiloxane-based coating.
  • Such a coating is advantageously very durable. Since wheel bearings generally need to have a long life, the effect of such a coating can also be maintained for a long time.
  • fluorine-based coatings are less durable in the current state of the art, so that the desired purpose over a period of time can be met.
  • the coating is preferably arranged on a surface or a surface section of the bearing interior, a catching chamber, an encoder surface, a seat surface of an outer ring and / or on a running surface of a seal.
  • a bearing interior in which rolling elements are provided with a hydrophobic coating. This has the advantage that it can influence the grease management. In particular, with the nanocoating grease is guided specifically to the raceways. As a result, a supply of grease generated on the rolling elements of its structure are supported, resulting in a durable good lubrication of the wheel bearing.
  • a catching chamber of a wheel bearing which is preferably separated from the outer world by a gap seal and by a lip seal from the rolling elements of a wheel bearing, is coated with a hydrophobic coating.
  • the catching chamber is preferably designed as an annular groove, in particular in a sealing ring.
  • the theoretical longitudinal axis of such a bearing is aligned at least approximately horizontally during operation. Penetrating polluted water is released by the draining water in the catching chamber. transported, carrying the dirt with it. From the gap seal, the water that collects in the lower part of the catching chamber, improved by the increased pressure of the accumulating water through the gap improved emerge again.
  • a surface of an encoder which is connected to the wheel bearing and preferably integrated in this, provided with a hydrophobic coating. In this way, accumulations of dirt and thus signal failures can be avoided.
  • a hydrophobic coating is applied to the outer ring of a bearing, in particular on the seat surface of the outer ring, which is in many cases its outer peripheral surface.
  • the outer ring is particularly susceptible to corrosion, especially since its outside is often not surrounded by grease.
  • a hydrophobic coating is applied to the mating surface of the sealing lips.
  • this is an abrasion resistant coating. Due to the repellent effect of the coating, a reduction in wear can be achieved. In addition, since dirt on the coating can be poor, the life is reduced by entrained particles and corresponding wear less.
  • a hydrophobic coating is applied to a bearing surface which is susceptible to stress corrosion cracking. The rejection of water reduces or prevents stress corrosion cracking.
  • the wheel bearing is suitable for a motor vehicle, preferably for a passenger car or a truck.
  • a motor vehicle preferably for a passenger car or a truck.
  • the advantages of the invention are particularly strong here.
  • the wheel bearing is coated with a hydrophobic coating.
  • a nano-sealed bearing interior is to bring about an improved grease guide towards the raceway.
  • a nano-sealed catching chamber should lead to an improved drainage of dirty water / dirt particles.
  • a nano-sealed encoder surface is to avoid accumulation of dirt and thus signal failures.
  • a nano-sealed outer ring seat should lead to improved corrosion protection.
  • a nano-sealed mating surface of the seals should provide improved wear protection.
  • Nano-sealed surfaces should reduce stress corrosion cracking.
  • a layer produced by nanotechnology has a low surface energy. This means hydrophobicity and thus water-repellent properties.
  • a nano-coated bearing interior is to be provided in order to realize a targeted grease guide towards the raceways.
  • a nano-sealed catching chamber can be applied in the area of the catching chamber. There are no mechanical stresses here, whereby here the durability of the layer is permanently guaranteed. In the layer created by nanotechnology in the catching chamber, the surface of the coating must have an ideal contact angle, so that the desired
  • a nano-sealed encoder surface in the area of the encoder should cause lower mechanical loads due to improved sliding properties. Through these and other properties of the coating, the durability of the layer should also be permanently guaranteed.
  • the nano-coating prevents dirt accumulation in this area and thus prevents the known signal failures.
  • the application of a protective layer, in particular a nano-coating, should prevent a corrosion attack.
  • the application of a coating on the mating surface of the sealing lips should cause a reduction in wear.
  • Short-lived solutions often work through the "lotus effect". It describes predominantly fluorine-based layers (for example PTFE coatings - Teflon pan, Ultra ever dry coating).
  • a long-lasting coating solution is e.g. a plasma-polymer coating (e.g., a polysiloxane-based coating).
  • the long-lasting coating solutions have the highest priority.
  • short-lived solutions are also possible.
  • FIG. 1 is a sectional view of a wheel bearing with a catching chamber, a bearing interior, a mating surface, an encoder surface and a seat surface of the outer ring.
  • Fig. 2 is a sectional view of a wheel bearing with a hydrophobic
  • FIG. 3 is a sectional view of a catching chamber of a wheel bearing
  • FIG. 4 shows an enlarged detail from FIG. 3;
  • 5 is a sectional view of a lip seal of the wheel bearing and its mating surface before a coating.
  • FIG. 6 shows an enlarged detail of Figure 5 after a
  • Fig. 8 is an enlarged section of the figure 7 after a
  • 9 shows a sectional view of a catching chamber and an outer ring of a wheel bearing
  • 10 is a sectional view of a mating surface of a sealing lip of a wheel bearing on the wheel side.
  • 11 is a sectional view of a mating surface of a sealing lip of a wheel bearing on the transmission side.
  • the wheel bearing 40 has an outer ring 3 and an inner ring 2.
  • the inner ring 2 is formed in the embodiment shown partially by an inner ring element 41 of a split inner ring and partially by the wheel hub 42, wherein the wheel hub 42 is provided with a raceway 44 for rolling elements 43.
  • the wheel bearing has a bearing interior 21, a catch chamber 22, an encoder surface 23, a seat surface 24 of the outer ring 3 and at each axial end of the wheel bearing 40 to a respective catch chamber 27 each have a mating surface for the sealing rings 26.
  • the inner ring 2 continues in a wheel hub 42. While the outer ring 3 is stationary, the inner ring 2 rotates during operation.
  • the wheel bearing 40 is designed as a double row wheel bearing.
  • FIG. 2 shows a cross section through the wheel bearing 40, in which the bearing interior 21 is provided with a hydrophobic coating 10.
  • the coating 10 preferably has nano- or microstructuring which contributes to the hydrophobicity.
  • the coating 10 extends over the raceways 29 of the inner ring 2, over the raceways 30 of the outer ring 3 and a raceway intermediate surface 31 of the outer ring 3 and a raceway intermediate surface 32 of the inner ring 2.
  • grease 33 is introduced, which in the operation of the Wheel bearing 40 moves in a grease circuit.
  • This fat cycle is promoted by hydrophobic coatings 10.
  • At the rolling elements 43 are formed by the stripping of fat and the promotion to the Rolling bodies 43 and to the raceways 29, 30 on a Fettabstreifring 34 grease reservoirs 28, which forms a part TFK of the grease circuit.
  • the rolling elements 43 With the grease supplies 28, the rolling elements 43 are re-lubricated.
  • the grease 33 is also thrown off in operation by the rolling elements 43 and conveyed back to the grease reservoirs 28 along the raceway surfaces 31, 32 in the grease conveying direction FF. Due to the hydrophobic properties, in particular the raceway surfaces 31, 32, the fat circulation is accelerated, which is advantageous for lubrication.
  • FIG. 3 shows a cross-section through a catching chamber 22 of a sealing ring 6.
  • the sealing ring 6 comprises, in addition to the catching chamber 22, two sealing lips 5.
  • the sealing lips 5 make contact with a mating surface 7 which rotates with the wheel hub 42.
  • the sealing ring 6 is attached to the outer ring 3 and is in operation.
  • the catching chamber 22 is not coated in the figure 3 with a hydrophobic layer, which corresponds to the prior art.
  • Figure 4 shows the detail A of Figure 3 in an enlarged view.
  • the catching chamber 22 is coated with a hydrophobic coating 10. Since the catching chamber 22 is an encircling annular groove, water that has penetrated into the catching chamber 22 can run downwards in the annular groove and from there again out of the annular gap 4 shown in FIG. 3 on the lower side of the sealing ring 6 escape.
  • the low surface energy coating 10 has a low attractive force to overlying substances such as water or dirt particles. Water would bead drop-shaped on entry and flush as a side effect adhering dirt particles from the surface.
  • FIG. 5 shows a cross section through a sealing ring 6, which has two sealing lips 5.
  • the sealing lips 5 run against a mating surface 7, wherein the sealing lips 5 do not penetrate into the mating surface 7 in reality.
  • a catching chamber 22 is formed, which is shown uncoated in FIG.
  • the catching chamber 22 has a connection to an annular gap 4, which constitutes a gap seal.
  • FIG. 6 shows an enlarged view of the catching chamber 22 from FIG. 5, but with a hydrophobic coating 10.
  • the hydrophobic coating 10 extends into the annular gap 4.
  • the low surface energy coating has a low attraction to overlying substances such as water or dirt particles.
  • Penetrated water would bead drop-shaped and, as a side effect, flush adhering dirt particles from the surface.
  • Figure 7 corresponds to Figure 5, wherein in both an uncoated encoder surface 8 is shown.
  • FIG. 8 shows an enlarged detail of FIG. 7 with an encoder surface 8, which is coated with a hydrophobic coating 10. Due to the coating 10, the encoder surface 8 remains clean, so that errors in the detection of encoder values are avoided.
  • Figure 9 shows a cross section through a sealing ring 6, which is attached to an outer ring 3.
  • the outer ring 3 is coated with a hydrophobic coating 10 on a seat surface 24 for the sealing ring 6, which is particularly susceptible to corrosion due to contact with water.
  • This hydrophobic coating protects the outer ring 3 from corrosion by repelling water that could corrode the outer ring 3.
  • the coating 10 also protects against the penetration of water between the sealing ring 6 and the outer ring 3 and causes corrosion there.
  • Figure 10 shows a mating surface 7 for a sealing ring on the wheel side of a wheel bearing, which rotates with the wheel hub, not shown.
  • the mating surface 7 carries on its surfaces, against which the sealing lips, not shown, a hydrophobic coating 10. By the coating 10, the wear of the sealing lips is reduced.
  • Figure 1 1 shows a mating surface 7 for a sealing ring on the transmission side of a wheel bearing, which rotates with the wheel hub, not shown.
  • the mating surface 7 carries on its surfaces, against which the sealing lips, not shown, a hydrophobic coating 10. By the coating 10, the wear of the sealing lips is reduced.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Radlager (1), wobei zumindest ein Teil des Radlagers (1) zur Verbesserung der Eigenschaften des Radlagers (1) mit einer hydrophoben Beschichtung (10) versehen ist. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Radlagers (1), bei dem das Radlager (1) mit einer hydrophoben Beschichtung (10) beschichtet wird.

Description

Nanotechnologie in Radlagern
Diese Erfindung betrifft ein Radlager mit einer Beschichtung. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Radlagers. Ein solches Radlager kann zum Beispiel als Radlager eines Fahrzeugs, insbesondere von PKW und LKW, eingesetzt werden.
Häufig ist nach dem Stand der Technik ein mehrstufiges Dichtungssystem vorgesehen, das gegenüber der Außenwelt eine Spaltdichtung und diesem nach gestaltet eine Lippendichtung aufweist. Im Betrieb von Radlagern, insbesondere im Freien, wie es zum Beispiel bei Radlagern von Fahrzeugen der Fall ist, kommt es vor, das Wasser durch die Spaltdichtung in das Lager eindringt. Von dort aus besteht die Gefahr, dass das Wasser durch die Lippendichtung in das Lagerinnere vordringt, was insbesondere bei Radlagern kritisch ist, da dies zu Korrosion an den Wälzkörpern und den Laufbahnen führen kann. Mit dem Wasser kann auch Schmutz in das Lager eindringen. Da Schmutz häufig sehr harte Bestandteile enthält, ist dies eine zusätzliche Gefahr für das Lager. Im Stand der Technik sind Radlager mit Beschichtungen für eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit bekannt. Diese haben jedoch keine die optimalen Eigenschaften.
Aufgabe der Erfindung ist, die Korrosions- und Verschmutzungseigenschaften von Radlagern zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gegenstand der Erfindung ist ein Radlager, von dem zur Verbesserung seiner Eigen- schaffen zumindest ein Teil mit einer hydrophoben Beschichtung versehen ist.
Eine solche wasserabweisende Beschichtung führt zu einem schnelleren Ablauf von Wasser sowie zu weniger verbleibenden Wasser in dem Lager. Dies verringert die Korrosionsgefahr. Außerdem hat eine hydrophobe Beschichtung schmutzabweisende und verschleißmindernde Eigenschaften. Eine hydrophobe Beschichtung kann auch den Fluss von Fett in einem Fettkreislauf beeinflussen. Vorzugsweise hat die Beschichtung durch Mikrostrukturen oder Nanostrukturen der Beschichtung bewirkte Eigenschaften. Die Nutzung von feinen Strukturen hat insbesondere auf das Kapillarverhalten einer Oberfläche einen Einfluss. Dadurch können hydrophobe Eigenschaften unabhängig von der Wahl eines Beschichtungsmaterials erzeugt werden. Ein geeignetes Beschichtungsmaterial kann das hydrophobe Verhalten jedoch unterstützen.
Bevorzugt zeigt die Beschichtung gegenüber Wasser einen Lotuseffekt. Dies ist möglich, indem die hydrophobe Beschichtung Spitzen im Mikro- oder Nanobereich aufweist, die Abstände in der Größenordnung von wenigen hundert Nanometern bis etwa zehn Mikrometern voneinander haben, so dass praktisch über die gesamte beschichtete Fläche ein Spitzeneffekt mit erhöhter kapillarer Abstoßung realisiert ist. Wasser kann dadurch in großen Tropfen abperlen und verbleibt nicht auf der Oberfläche. Auf diese Weise wird außerdem eindringender Schmutz weggespült und lagert sich nicht auf der Oberfläche ab. Die Ausprägung des Effekts des Abperlens ist abhängig von einem Kontaktwinkel der Beschichtung zu Wasser. Da sich Wasser je nach Ausprägung der Hydrophobie mehr oder weniger stark an die Oberfläche anschmiegen möchte, bildet es an einer wenig hydrophoben Oberfläche breit ausgedehnte Pfützen, während es an einer stark hydrophoben Oberfläche abgewiesen wird und sich aufgrund seiner inneren Kapillarwir- kung mehr oder weniger stark zu einem Tropfen zusammenzieht. Der Kontaktwinkel ist zwischen dem Rand des Tropfens bzw. der Pfütze und der Oberfläche der Beschichtung definiert. Je größer er ist, desto eher zieht sich Wasser zu einem Tropfen zusammen. Tropfen auf einer stark hydrophoben Oberfläche können davon abperlen. Je nach der Hydrophobie die der Oberfläche findet dies bei unterschiedlichen Nei- gungswinkeln der Oberfläche statt. Je hydrophober eine Oberfläche ist, desto geringer kann die Neigung sein, ab der schon ein Abperlen stattfindet. Der Lotuseffekt bewirkt eine deutlich stärkere Hydrophobie, als dies nicht nano- oder mikrostrukturierte Oberflächen selbst aus stark wasserabweisendem Material tun würden.
Bevorzugt ist der Kontaktwinkel zwischen der Beschichtung und Wasser derart groß, dass Wasser auch dann abperlt, wenn es von einer glatten Schicht aus Polytetrafluo- rethylen nicht abperlen würde. Eine derart starke Hydrophobie ermöglicht die Mitnah- me von Schmutz in abperlendem Wasser, was einen erheblichen Vorteil bei der Anwendung in schmutzempfindlichen Radlagern darstellt.
Vorzugsweise bewirkt das Ablaufen von Tropfen über die Oberfläche der Beschichtung die Mitnahme von dort abgelagertem Schmutz. Der Kontaktwinkel zwischen der Beschichtung und Wasser ist bevorzugt derart ausgeprägt, dass die Beschichtung zum Zwecke der Reinigung von Schmutzpartikeln ausreichend benetzbar ist.
Insbesondere ist die Beschichtung eine Plasmapolymer-Beschichtung. Diese hat den Vorteil, dass durch Plasmabeschichtung unter anderem eine auf Polysiloxan basierende Beschichtung erzeugt werden kann. Bevorzugt ist die Beschichtung eine auf Polysiloxan basierende Beschichtung. Eine solche Beschichtung ist vorteilhafterweise sehr langlebig. Da Radlager im Allgemeinen eine lange Lebensdauer haben müssen, kann die Wirkung einer solchen Beschichtung ebenfalls lange aufrechterhalten werden. Es ist jedoch auch denkbar, fluorbasierte Beschichtungen einzusetzen. Auch wenn diese nach dem derzeitigen Stand der Technik weniger langlebig sind, kann damit der gewünschte Zweck über einen gewissen Zeitraum erfüllt werden.
Bevorzugt ist die Beschichtung auf einer Oberfläche oder einem Oberflächenabschnitt des Lagerinnenraums, einer Fangkammer, einer Encoderoberfläche, einer Sitzfläche eines Außenrings und/oder auf einer Lauffläche einer Dichtung angeordnet. Vorzugsweise wird ein Lagerinnenraum, in dem sich Wälzkörper befinden, mit einer hydrophoben Beschichtung versehen. Dies hat den Vorteil, dass dadurch die Fettführung beeinflusst werden kann. Insbesondere wird mit der Nanobeschichtung Fett gezielt zu den Laufbahnen geführt. Dadurch kann ein Fettvorrat an den Wälzkörpern erzeugt der sein Aufbau unterstützt werden, was zu einer dauerhaft guten Schmierung des Radlagers führt.
Insbesondere wird eine Fangkammer eines Radlagers, die bevorzugt durch eine Spaltdichtung von der Außenwelt und durch eine Lippendichtung von den Wälzkörpern eines Radlagers getrennt ist, mit einer hydrophoben Beschichtung beschichtet. Die Fangkammer ist vorzugsweise als Ringnut, insbesondere in einem Dichtungsring, ausgebildet. Insbesondere ist die theoretische Längsachse eines solchen Lagers im Betrieb wenigstens näherungsweise horizontal ausgerichtet. Eindringendes verschmutztes Wasser wird durch das ablaufende Wasser in der Fangkammer nach un- ten transportiert, wobei es den Schmutz mit sich trägt. Aus der Spaltdichtung kann das Wasser, das sich im unteren Teil der Fangkammer sammelt, durch den erhöhten Druck des sich aufstauenden Wassers durch den Spalt verbessert wieder austreten.
Vorzugsweise ist eine Oberfläche eines Encoders, der mit dem Radlager verbunden und bevorzugt in dieses integriert ist, mit einer hydrophoben Beschichtung versehen. Auf diese Weise können Schmutzanhäufungen und somit auch Signalausfälle vermieden werden.
Bevorzugt wird eine hydrophobe Beschichtung auf den Außenring eines Lagers aufgebracht, insbesondere auf der Sitzfläche des Außenrings, die in vielen Fällen dessen Außenumfangsfläche ist. Der Außenring ist, da insbesondere seine Außenseite häufig nicht von Fett umgeben ist, besonders korrosionsanfällig. Durch eine hydrophobe Beschichtung kann erreicht werden, dass sich dort wenig oder kein Wasser ansammelt und somit die Korrosion ausbleibt.
Vorzugsweise wird auf die Gegenlauffläche der Dichtlippen eine hydrophobe Be- Schichtung aufgebracht. Vorzugsweise ist dies eine abriebfeste Beschichtung. Durch die abweisende Wirkung der Beschichtung kann eine Verschleißreduzierung erreicht werden. Da sich außerdem Schmutz auf der Beschichtung schlecht halten kann, wird die Lebensdauer durch mitgenommene Partikel und entsprechenden Verschleiß weniger stark verringert. Vorzugsweise wird eine hydrophobe Beschichtung auf eine Lageroberfläche aufgebracht, welche spannungsrisskorrosionsgefährdet ist. Durch die Abweisung von Wasser wird Spannungsrisskorrosion verringert oder verhindert.
Vorzugsweise ist das Radlager für ein Kraftfahrzeug geeignet, bevorzugt für einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen. Die Vorteile der Erfindung kommen hier besonders stark zur Geltung.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das Radlager mit einer hydrophoben Beschichtung beschichtet. Es werden die vorstehend beschriebenen Vorteile erreicht.
Mit anderen Worten beschrieben sollen durch eine gezielte Aufbringung der Nanotechnologie im Radlager folgende Verbesserungen erzielt werden: 1 ) Ein nanoversiegelter Lagerinnenraum soll eine verbesserte Fettführung zur Laufbahn hin bewirken. 2) Eine nanoversiegelte Fangkammer soll zu einem verbesserten Abfluss von Schmutzwasser/Schmutzpartikeln führen.
3) Eine nanoversiegelte Encoderoberfläche soll Schmutzanhäufungen und somit Signalausfälle vermeiden. 4) Ein nanoversiegelter Außenring-Sitz soll zu verbessertem Korrosionsschutz führen.
5) Eine nanoversiegelte Gegenlauffläche der Dichtungen soll verbesserten Verschleißschutz bewirken.
6) Nanoversiegelte Oberflächen sollen die Spannungsrisskorrosion reduzieren. Eine durch Nanotechnologie erzeugte Schicht besitzt eine niedrige Oberflächenenergie. Dies bedeutet Hydrophobie und somit wasserabweisende Eigenschaften.
Dadurch liegt eine geringe chemische Anziehungskraft zu aufliegenden Stoffen wie Wasser oder Schmutzpartikel vor.
1 ) Es soll ein nanobeschichteter Lagerinnenraum vorgesehen werden, um eine ge- zielte Fettführung hin zu den Laufbahnen zu realisieren.
2) Eine nanoversiegelte Fangkammer kann im Bereich der Fangkammer aufgebracht werden. Es bestehen hier keine mechanischen Belastungen, wodurch hier die Haltbarkeit der Schicht dauerhaft gewährleistet wird. Bei der durch die Nanotechnologie erzeugten Schicht im Bereich der Fangkammer muss die Oberfläche der Beschichtung einen idealen Kontaktwinkel aufweisen, damit die gewünschte
Wirkung erzielt werden kann. Dies bedeutet, dass der Kontaktwinkel so ausgeprägt sein sollte, dass eindringendes Wasser zwar abläuft, jedoch die Oberfläche zum Reinigen der Fangkammer ausreichend benetzt werden kann.
3) Eine nanoversiegelte Encoderoberfläche soll im Bereich des Encoders bewirken, dass durch verbesserte Gleiteigenschaften geringere mechanischen Belastungen auftreten. Durch diese und weitere Eigenschaften der Beschichtung soll die Haltbarkeit der Schicht ebenfalls dauerhaft gewährleistet werden. Die Nanobeschich- tung verhindert in diesem Bereich die Schmutzanhäufungen und verhindert somit die bekannten Signalausfälle. 4) Die Aufbringung einer Schutzschicht, insbesondere einer Nanobeschichtung, soll einen Korrosionsangriff verhindern. 5) Die Aufbringung einer Beschichtung auf die Gegenlauffläche der Dichtlippen soll eine Verschleißreduzierung bewirken.
Man kann zwischen kurzlebigen und langlebigen Beschichtungslösungen unterscheiden. Kurzlebige Lösungen wirken oft durch den "Lotuseffekt". Beschrieben sind über- wiegend fluorbasierende Schichten (z.B. PTFE-Beschichtungen - Teflonpfanne; Ultra ever dry- Beschichtung). Eine langlebige Beschichtungslösung ist z.B. eine Plasmapo- lymer-Beschichtung (z.B. eine auf Polysiloxan basierende Beschichtung). Für den Anwendungsfall im Radlager haben die langlebigen Beschichtungslösungen die höchste Priorität. Kurzlebige Lösungen sind jedoch ebenfalls möglich. Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:
Fig. 1 Eine Schnittansicht eines Radlagers mit einer Fangkammer, einem Lagerinnenraum, einer Gegenlauffläche, einer Encoderfläche und einer Sitzfläche des Außenrings;
Fig. 2 eine Schnittansicht eines Radlagers mit einer hydrophoben
Beschichtung des Lagerinnenraums;
Fig. 3 eine Schnittansicht einer Fangkammer eines Radlagers;
Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Figur 3; Fig. 5 eine Schnittansicht einer Lippendichtung des Radlagers und ihrer Gegenlauffläche vor einer Beschichtung;
Fig. 6 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Figur 5 nach einer
Beschichtung;
Fig. 7 eine Schnittansicht einer Encoderfläche vor einer Beschich- tung;
Fig. 8 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Figur 7 nach einer
Beschichtung;
Fig. 9 eine Schnittansicht einer Fangkammer und eines Außenrings eines Radlagers; Fig. 10 eine Schnittansicht einer Gegenlauffläche einer Dichtlippe eines Radlagers auf der Radseite; und
Fig. 11 eine Schnittansicht einer Gegenlauffläche einer Dichtlippe eines Radlagers auf der Getriebeseite.
In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Gegenstände verwendet.
Figur 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein Radlager 1 , das als Radlager 40 ausgebildet ist. Das Radlager 40 weist einen Außenring 3 und einen Innenring 2 auf. Der Innenring 2 wird in der gezeigten Ausführungsform teilweise von einem In- nenringelement 41 eines geteilten Innenrings und teilweise von der Radnabe 42 gebildet, wobei die Radnabe 42 mit einer Laufbahn 44 für Wälzkörper 43 versehen ist. Weiter weist das Radlager einen Lagerinnenraum 21 , eine Fangkammer 22, eine Encoderfläche 23, eine Sitzfläche 24 des Außenrings 3 und an jedem axialen Ende des Radlagers 40 an je einer Fangkammer 27 jeweils eine Gegenlauffläche für die Dichtungsringe 26 auf.
Der Innenring 2 setzt sich in einer Radnabe 42 fort. Während der Außenring 3 steht, rotiert der Innenring 2 im Betrieb. Das Radlager 40 ist als zweireihiges Radlager ausgeführt. Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch das Radlager 40, bei welchem der Lagerinnenraum 21 mit einer hydrophoben Beschichtung 10 versehen ist.
Die Beschichtung 10 weist vorzugsweise eine Nano- oder Mikrostrukturierung auf, die zu der Hydrophobie beiträgt.
Die Beschichtung 10 erstreckt sich über die Laufbahnen 29 des Innenrings 2, über die Laufbahnen 30 des Außenrings 3 und über eine Laufbahnzwischenfläche 31 des Außenrings 3 und eine Laufbahnzwischenfläche 32 des Innenrings 2. In den Lagerinnenraum 21 ist Fett 33 eingebracht, welches sich beim Betrieb des Radlagers 40 in einem Fettkreislauf bewegt.
Dieser Fettkreislauf wird durch hydrophobe Beschichtungen 10 gefördert. An den Wälzkörpern 43 bilden sich durch das Abstreifen von Fett und die Förderung zu den Wälzkörpern 43 bzw. zu den Laufbahnen 29, 30 an einem Fettabstreifring 34 Fettvorräte 28 aus, was einen Teil TFK des Fettkreislaufs bildet.
Mit den Fettvorräten 28 werden die Wälzkörper 43 erneut geschmiert. Das Fett 33 wird außerdem im Betrieb von den Wälzkörpern 43 abgeschleudert und entlang der Laufbahnzwischenflächen 31 , 32 in Fettförderrichtung FF wieder zu den Fettvorräten 28 zurückgefördert. Aufgrund der hydrophoben Eigenschaften, insbesondere der Laufbahnzwischenflächen 31 , 32, wird die Fettumwälzung beschleunigt, was für die Schmierung vorteilhaft ist.
Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Fangkammer 22 eines Dichtungsrings 6. Der Dichtungsring 6 umfasst neben der Fangkammer 22 zwei Dichtlippen 5. Die Dichtlippen 5 laufen an eine Gegenlauffläche 7 an, die mit der Radnabe 42 umläuft. Der Dichtungsring 6 ist am Außenring 3 befestigt und steht im Betrieb.
Die Fangkammer 22 ist in der Figur 3 noch nicht mit einer hydrophoben Schicht beschichtet, was dem Stand der Technik entspricht. Figur 4 zeigt den Ausschnitt A aus Figur 3 in vergrößerter Darstellung.
Die Fangkammer 22 ist mit einer hydrophoben Beschichtung 10 beschichtet. Da es sich bei der Fangkammer 22 um eine umlaufende Ringnut handelt, kann Wasser, das in die Fangkammer 22 eingedrungen ist, in der Ringnut nach unten laufen und dort aus dem in Figur 3 nur an der Unterseite des Dichtrings 6 gezeigten Ringspalt 4 wie- der austreten.
Die Beschichtung 10 mit niedriger Oberflächenenergie besitzt eine geringe Anziehungskraft zu aufliegenden Stoffen wie Wasser oder Schmutzpartikel. Wasser würde bei Eintritt tropfenförmig abperlen und als Nebeneffekt anhaftende Schmutzpartikel von der Oberfläche spülen. Figur 5 zeigt eine einen Querschnitt durch einen Dichtring 6, welcher zwei Dichtlippen 5 aufweist.
Die Dichtlippen 5 laufen an eine Gegenlauffläche 7 an, wobei die Dichtlippen 5 in der Realität nicht in die Gegenlauffläche 7 eindringen. Oberhalb der oberen Dichtlippe 5 Ist eine Fangkammer 22 ausgebildet, die in der Figur 5 unbeschichtet dargestellt ist. Die Fangkammer 22 hat wie auch in der Figur 3 gezeigt eine Verbindung zu einem Ringspalt 4, der eine Spaltdichtung darstellt.
Figur 6 zeigt in vergrößerter Darstellung die Fangkammer 22 aus der Figur 5, jedoch mit einer hydrophoben Beschichtung 10.
Die hydrophobe Beschichtung 10 erstreckt sich bis in den Ringspalt 4. Die Beschichtung mit niedriger Oberflächenenergie besitzt eine geringe Anziehungskraft zu aufliegenden Stoffen wie Wasser oder Schmutzpartikel.
Eingedrungenes Wasser würde tropfenförmig abperlen und als Nebeneffekt anhaften- de Schmutzpartikel von der Oberfläche spülen.
Figur 7 entspricht der Figur 5, wobei in beiden eine unbeschichtete Encoderfläche 8 dargestellt ist.
Figur 8 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Figur 7 mit einer Encoderfläche 8, die mit einer hydrophoben Beschichtung 10 beschichtet ist. Durch die Beschichtung 10 bleibt die Encoderfläche 8 sauber, so dass Fehler bei der Erfassung von Encoderwerten vermieden werden.
Figur 9 zeigt einen Querschnitt durch einen Dichtungsring 6, der auf einen Außenring 3 aufgesteckt ist.
Der Außenring 3 ist an einer Sitzfläche 24 für den Dichtungsring 6, die durch Wasser- berührung besonders korrosionsgefährdet ist, mit einer hydrophoben Beschichtung 10 beschichtet.
Diese hydrophobe Beschichtung schützt den Außenring 3 vor Korrosion, indem sie Wasser abweist, das den Außenring 3 korrodieren könnte.
Die Beschichtung 10 schützt außerdem davor, dass Wasser zwischen den Dichtring 6 und den Außenring 3 eindringt und dort Korrosion verursacht.
Figur 10 zeigt eine Gegenlauffläche 7 für einen Dichtring an der Radseite eines Radlagers, welche mit der nicht dargestellten Radnabe umläuft.
Die Gegenlauffläche 7 trägt an ihren Oberflächen, an denen die nicht dargestellten Dichtlippen anliegen, eine hydrophobe Beschichtung 10. Durch die Beschichtung 10 wird der Verschleiß der Dichtlippen vermindert. Figur 1 1 zeigt eine Gegenlauffläche 7 für einen Dichtring an der Getriebeseite eines Radlagers, welche mit der nicht dargestellten Radnabe umläuft.
Die Gegenlauffläche 7 trägt an ihren Oberflächen, an denen die nicht dargestellten Dichtlippen anliegen, eine hydrophobe Beschichtung 10. Durch die Beschichtung 10 wird der Verschleiß der Dichtlippen vermindert.
Bezugszeichenliste
1 Radlager
2 Innenring
3 Außenring
4 Ringspalt
5 Dichtlippe
6 Dichtungsring
7 Gegenlauffläche
8 Encoderfläche
10 Beschichtung
22 Fangkammer
21 Lagerinnenraum
24 Sitzfläche eines Außenrings für den Dichtungsring 25 Gegenlauffläche einer Dichtung
26 Dichtungsring
27 Fangkammer
28 Fettvorrat
29 Laufbahn des Innenrings
30 Laufbahn des Außenrings
31 Laufbahnzwischenfläche des Außenrings
32 Laufbahnzwischenfläche des Innenrings
33 Fett
40 Radlager
41 Innenringeiement eines geteilten Innenrings
42 Radnabe
43 Wälzkörper
44 Laufbahn der Radnabe FF Fettförderrichtung
TFK Teil des Fettkreislaufs

Claims

Patentansprüche
1 . Radlager (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Radlagers (1 ) zur Verbesserung der Eigenschaften des Radlagers (1 ) mit einer hydrophoben
Beschichtung (10) versehen ist.
2. Radlager (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (10) durch Mikrostrukturen oder Nanostrukturen der Beschichtung (10) bewirkte Eigenschaften hat.
3. Radlager (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (10) gegenüber Wasser einen Lotuseffekt zeigt.
4. Radlager (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktwinkel zwischen der Beschichtung (10) und Wasser derart ausgeprägt ist, dass Wasser auch dann abperlt, wenn es von einer glatten Schicht aus Polytetrafluorethylen nicht abperlen würde.
5. Radlager (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktwinkel zwischen der Beschichtung (10) und Wasser derart ausgeprägt ist, dass die Beschichtung (10) zum Zwecke der Reinigung von Schmutzpartikeln (1 1 ) ausreichend benetzbar ist.
6. Radlager (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (10) eine Plasmapolymer-Beschichtung ist.
7. Radlager (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (10) eine auf Polysiloxan basierende Beschichtung (10) ist.
8. Radlager (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (10) auf einer Oberfläche oder einem Oberflächenabschnitt des Lagerinnenraums (21 ), einer Fangkammer (22), einer Encoderoberflä- che (23), einer Sitzfläche eines Außenrings (24) und/oder auf einer Lauffläche (25) einer Dichtung (26) oder einer spannungsrißkorrosionsgefährdeten Oberfläche des Radlagers (1 ) angeordnet ist.
9. Radlager (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Radlager (1 ) ein Radlager (40) für ein Fahrzeug ist, bevorzugt für ein Kraftfahrzeug, und besonders bevorzugt für einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen.
10. Verfahren zur Herstellung eines Radlagers (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass das Radlager (1 ) mit einer hydrophoben Beschichtung (10) beschichtet wird.
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