WO2022218459A1 - Radlager für ein fahrzeug - Google Patents

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WO2022218459A1
WO2022218459A1 PCT/DE2022/100145 DE2022100145W WO2022218459A1 WO 2022218459 A1 WO2022218459 A1 WO 2022218459A1 DE 2022100145 W DE2022100145 W DE 2022100145W WO 2022218459 A1 WO2022218459 A1 WO 2022218459A1
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WO
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sealing
fillers
wheel bearing
particles
outer ring
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Application number
PCT/DE2022/100145
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English (en)
French (fr)
Inventor
Marco Krapf
Patrick Schmitt
Andreas Becker
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Publication date
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    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72—Sealings
    • F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/78—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
    • F16C33/7816—Details of the sealing or parts thereof, e.g. geometry, material
    • F16C33/782—Details of the sealing or parts thereof, e.g. geometry, material of the sealing region
    • F16C33/7823—Details of the sealing or parts thereof, e.g. geometry, material of the sealing region of sealing lips
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    • F16C2326/01—Parts of vehicles in general
    • F16C2326/02—Wheel hubs or castors

Definitions

  • the invention relates to a wheel bearing for a vehicle, comprising at least one outer ring and at least one inner ring, with at least one sealing element being arranged spatially between the respective inner ring and the respective outer ring, which seals an interior of the wheel bearing from an exterior.
  • the elastomer body has a structured surface at least in sections.
  • the elastomer body consists, for example, of a vulcanized elastomer mixture containing spherical, ellipsoidal or short fibrous fillers, individually or as a filler mixture, for structuring, the spherical or fibrous fillers being arranged at least in sections on the surface of the elastomer body.
  • the object of the present invention is to propose a sealing element and a bearing arrangement with improved friction properties, in particular lower friction losses in sealing lip contact.
  • the object is achieved by the subject matter of patent claim 1. Preferred embodiments can be found in the dependent claims, the description and the figures.
  • a wheel bearing according to the invention for a vehicle comprising at least one outer ring and at least one inner ring, with at least one sealing element being arranged spatially between the respective inner ring and the respective outer ring, which is a carrier plate with a sealing body made of an elastomer material formed thereon at least in regions arranged fillers and a running plate, wherein the carrier plate is arranged rotatably relative to the running plate, or vice versa, wherein the sealing body has at least one first elastically deformable sealing lip, which comes to seal against the running plate, wherein particles of the fillers have a higher hardness than the elastomer material of the sealing body and are distributed on the surface of the at least first sealing lip in the elastomer material in such a way that the at least first sealing lip has a structured O has surface.
  • the elastomeric material of the sealing body in particular the at least first sealing lip pe, is enriched at least in sections or areas by a suitable manufacturing process with fillers, which consist of a large number of fine particles. It is also conceivable that the entire elastomeric material is mixed with fillers. In order to form the structured surface, however, it is necessary for at least the first sealing lip to have the fillers mentioned in the contact area between the sealing lip and the running plate.
  • the fillers can be evenly distributed throughout the elastomer material of the sealing body and, due to their material properties and geometric shape, reduce the contact surface, which in turn results in a reduction in friction in the contact area between the respective sealing lip and the running plate.
  • any base elastomer material is suitable as the material for the sealing body.
  • nitrile rubber such as NBR (“Nitrile Butadiene Rubber” in English).
  • HNBR hydrogenated acrylonitrile butadiene rubber
  • FKM fluorocarbon rubber
  • ACM polyacrylate rubber
  • EPDM ethylene propylene diene (monomer) rubber
  • the fillers accumulate on the surface of the elastomeric material during processing of the elastomeric material to form the sealing body, with the particles of the fillers structuring the surface of the sealing body essentially in a knob-like manner, i.e. in the form of waves and valleys or in the form of elevations and indentations.
  • the fillers are preferably coated with the elastomer and form the contact surfaces with the running plate of the sealing element.
  • the fillers can be added to the mixture in a simple manner, so that further manufacturing or processing steps for one or more components of the sealing element are not required.
  • an additional, cost-intensive and energy-intensive process step of blasting the running plate, in particular the mating surface on the running plate, can be dispensed with, which would also lead to waves and valleys or elevations and depressions.
  • the particles are harder than the rest of the elastomeric material of the sealing body.
  • the particles of the fillers can have any shape or structure.
  • An ellipsoidal, spherical and/or fibrous shape of the filler particles has proven to be advantageous.
  • the fillers have ellipsoidal, spherical and/or fibrous particles.
  • One advantage of spherical or ellipsoidal filler particles is that the fillers can be distributed very evenly in the elastomeric material. Fibrous particles of the fillers can additionally mechanically reinforce the material of the elastomeric material.
  • a combination of FKM as an elastomeric material with spherical or fibrous fillers has particularly good friction properties, since FKM already achieves a friction-reducing effect.
  • At least some of the spherical, ellipsoidal and/or fibrous particles of the fillers collect on the surface of the sealing body, in particular the at least first sealing lip, when the sealing body is in the open position. These can either protrude from the surface and at the same time be embedded in the elastomer material, or they can be covered by a thin layer of elastomer. In the case of the latter, the elastomer stretches over the particles of the fillers arranged on the surface during cross-linking and shrinkage of the elastomer during manufacture.
  • the fillers structure the surface of at least the first sealing lip. In this way, the friction losses on the surface of the sealing body or in the contact area of the sealing body with the running plate can be significantly reduced without impairing the sealing effect.
  • the fillers can be made of any material, but it must be ensured that the fillers are harder than the elastomer material, also known as the matrix compound.
  • the matrix compound also known as the matrix compound.
  • all plastics that are sufficiently hard to form the knob structure on the surface of the sealing body are conceivable as material for the fillers.
  • the spherical and/or ellipsoidal particles of the fillers can be designed as glass, hollow glass, plastic or plastic hollow spheres or made of carbon.
  • Fiber- Shaped fillers can be carbon fibers, aramid fibers, glass fibers, basalt fibers or fabric fibers and plastic fibers.
  • HT fibers high-strength fibers, in English "high tenacity”
  • FIM fibers highly rigid fibers, in English "high modulus
  • the fillers are preferably made of a plastic, such as polyethylene (PE types), polyoxymethylene (POM), polyketone (PK), fluoroethylene propylene (FEP), polytetrafluoroethylene (PTFE), polypropylene (PP), polyetheretherketone (PEEK), polyamides or thermoset materials such as resins, especially phenolic resins, epoxy resins or polyurethane resins.
  • PE types polyethylene
  • POM polyoxymethylene
  • PK polyketone
  • FEP fluoroethylene propylene
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PP polypropylene
  • PEEK polyetheretherketone
  • thermoset materials such as resins, especially phenolic resins, epoxy resins or polyurethane resins.
  • the fillers are formed from an elastomer, such as spherical or ellipsoidal particles formed from EPDM, FKM, thermoplastic elastomers (TPE) or the like.
  • elastomer such as spherical or ellipsoidal particles formed from EPDM, FKM, thermoplastic elastomers (TPE) or the like.
  • TPE thermoplastic elastomers
  • the fillers are made of glass. All types of glass, such as electrical glass (E-glass) or the like, are suitable for the production of glass beads, glass ellipsoids, glass fibers or ground glass, preferably with a grain size of at most 10 ⁇ m.
  • E-glass electrical glass
  • the fillers are made of ceramic, for example as basalt fibers or aluminum oxide fibers.
  • phenolic resin spheres, glass spheres, hollow glass spheres, PE or HDPE spheres in a diameter range from 5 ⁇ m to 200 ⁇ m are particularly suitable.
  • Spherical and/or elliptical particles of the fillers preferably have a diameter of between 10 ⁇ m and 50 ⁇ m.
  • Phenolic resin balls, glass balls, PE or HDPE balls, such as Mipelon are particularly advantageous as the material for the spherical or ellipsoidal particles.
  • Glass spheres, hollow glass spheres and spheres made from PEEK, phenolic resin and epoxy resin have a comparatively high resistance. Fillers made of spherical or ellipsoidal particles allow for a more uniform structuring of the surface of the sealing body that is easy to implement.
  • particles with a larger diameter can also be used.
  • Ellipsoidal particles are also preferably characterized by a diameter-length ratio of between 1:1 and 1:10, preferably between 1:1.1 and 1:1:5.
  • Fibrous particles of glass fibers, basalt fibers, carbon fibers and PTFE fibers with a diameter of 5 to 25 ⁇ m and a length of the fibers remaining in the compound after the mixing process of 50 to 700 ⁇ m are advantageous.
  • Glass fibers, carbon fibers and PTFE fibers are particularly suitable due to their chemical inertness, as they show a comparatively high resistance to lubricating media self-lubricating properties, such as B.
  • PTFE is particularly suitable because it reduces the friction even with an increase in the friction or contact surface between the sealing lip and the barrel plate, which is caused by abrasion.
  • the particles are preferably softer than the material of the running plate and of the respective inner and outer ring.
  • Fillers with such particles are made in particular of plastic, e.g. B. PTFE, or formed carbon fibers. This has the advantage that the fillers, when they are released from the elastomeric material by abrasion or the like, do not damage the wheel bearing, e.g. B. in the event of a rollover.
  • the fillers are designed in such a way that they grow with the temperature of the sealing system or as a result of swelling of the elastomeric material as a result of interaction with a medium. Elastomers often tend to swell when they come into contact with lubricating media, and this effect increases significantly with increasing temperature. The swelling is disadvantageous for the friction-reducing effect of the respective sealing element, since the friction surface to the counter-rotating partner increases.
  • the fillers from the aforementioned HDPE, PP, EPDM or TPE, particularly in the case of non-polar or non-polar ren liquids or lubricating media, the absorption capacity of the fillers, in particular of the particles of the fillers located in the surface, is increased for liquid.
  • the particles absorb more medium as the temperature rises, so that the filler grows with the swelling elastomer material of the sealing body, which means that the friction-reducing effect of the fillers in the elastomer material is retained even at higher temperatures.
  • the filler releases parts of the medium again. This means that the sealing effect is not negatively influenced either in the cold or in the warm state of the respective sealing element.
  • the invention includes the technical teaching that the sealing body can also have two or more elastically deformable sealing lips, which tend to come into contact with the running plate in a sealing manner.
  • the elastomeric material has at least one sealing lip, preferably several or all of the sealing lips, at least in sections or areas with fillers that ensure a structured surface in the contact area between the respective sealing lip and the running plate.
  • the wheel bearing has an outer ring and two inner rings, with a first sealing element being arranged spatially between the first inner ring and the outer ring and a second sealing element being arranged spatially between the second inner ring and the outer ring.
  • the outer ring is rotatably arranged relative to the inner rings which are connected to one another in a rotationally fixed manner.
  • the two inner rings can also be arranged such that they can rotate relative to the outer ring.
  • One of the inner rings or both inner rings are at least indirectly non-rotatably and axially connected to a wheel hub and are pressed onto the wheel hub, for example, during assembly.
  • One of the inner rings can also be designed in one piece with the wheel hub, with the respective other inner ring being pressed onto the wheel hub.
  • Either the respective carrier plate with the sealing body is arranged on the first or second inner ring and the running plate on the outer ring of the wheel bearing, or the carrier plate with the sealing body is arranged on the outer ring and the running plate on the first or second inner ring.
  • this can be identical or correspondingly adapted.
  • FIG. 1 shows a simplified schematic sectional view of a wheel bearing according to the invention with two sealing elements
  • Figure 2 shows a schematic sectional view of the first sealing element of the wheel bearing according to a first embodiment
  • Figure 3 is a schematic sectional view of the second sealing element of the wheel bearing according to the first embodiment
  • Figure 4 shows a schematic sectional view of the first sealing element of the wheel bearing according to a second embodiment
  • FIG. 5 shows a schematic sectional illustration of the second sealing element of the wheel bearing according to the second embodiment.
  • FIG. 1 shows an exemplary wheel bearing 10 for a vehicle (not shown here) comprising an outer ring 11 and two inner rings 12, 25.
  • the first inner ring 12 is integrally connected to a wheel hub 22.
  • the second inner ring 25 is pressed onto the wheel hub 22 for structural reasons. Spatially between the outer ring 11 and the inner rings 12, 25 are present two rows of rolling elements 23, 27 arranged.
  • An interior 8 of the wheel bearing 10 is also sealed off from an exterior 9 by two sealing elements 1 , 24 .
  • Each sealing element 1, 24 has a carrier plate 2 and a running plate 4, with the carrier plate 2 of the respective sealing element 1, 24 being rotationally fixed to the outer ring 11 and the running plate 4 of the respective sealing element ments 1, 24 rotatably on the first inner ring 12 and the second inner ring 25 is net angeord.
  • the carrier plate 2 is arranged to be rotatable relative to the running plate 4 .
  • the support plate 2 is presently L-shaped in cross section and has a substantially axial section 16 and a substantially radial section 17 .
  • the support plate 2 is pressed into the outer ring 11 with the axial section 16 .
  • the running plate 4 has a C-shaped cross section, with the respective running plate 4 being pressed with a first essentially axial leg 20 into the first inner ring 12 or pressed onto the second inner ring 25 .
  • the running plate 4 can, as shown in FIG. 3 and FIG. 5, have a vulcanized coding ring--not described in detail here--which interacts with a sensor device--not shown here--to determine a speed, for example.
  • a sealing body 3 is vulcanized Siert, which has an elastically deformable first, second and third sealing lip 5, 18, 26, each of which extends at an angle from the sealing body 3 in the direction of the running plate 4 he stretch.
  • the first and second sealing lip 5 , 18 come into sealing contact with a first mating surface 7 on a radial leg 19 of the running plate 4 .
  • the third sealing lip 26 comes into sealing contact with a second mating surface 21 on a second essentially axial leg 28 of the running plate 4 .
  • the third sealing lip 26 comes into sealing contact with a second mating surface 21 on the first essentially axial leg 20 of the running plate 4 .
  • the sealing body 3 is designed as a sealing ring made of an elastomeric material with fillers 6 arranged therein, the fillers 6 being essentially spherical particles 13 in the first exemplary embodiment according to Figures 1 to 3 and fibrous particles 14 in the second exemplary embodiment according to Figures 4 and 5 exhibit.
  • the fillers 6 are distributed homogeneously throughout the elastomeric material of the sealing body 3, with some of the particles 13, 14 on the surface of the sealing body 3, in particular on the sealing lips 5,
  • the fillers 6 have a higher hardness than the Elastomer material of the sealing body 3 and cause a structuring of the surface 15 of the sealing body 3 where they are arranged on the surface 15.
  • the sealing lips 5, 18, 26 are distributed in the elastomer material in such a way that they are at least have a structured surface 15 in the contact area between the at least first sealing lip 5 and the running plate 4 .
  • the spherical particles 13 of the fillers 6 are in the form of plastic balls.
  • the spherical particles 13 can also be made of an elastomer, glass or ceramic.
  • a mixture of different materials for the fillers 6 in the elastomeric material of the sealing body 3 is also conceivable. It is also possible for all particles 13 or some of them to be ellipsoidal in shape.
  • the fibrous particles 14 of the fillers 6 are designed as carbon fibers. It is also possible for the fibrous particles 14 to be made of plastic, an elastomer, glass, ceramic or a mixture of the above. Carbon fibers are chemically inert, so that improved chemical compatibility of the respective sealing element 1 , 24 can be achieved. It is also conceivable to mix spherical, fibrous and ellipsoidal particles 13, 14 in the elastomeric material.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Radlager (10) für ein Fahrzeug, umfassend zumindest einen Außenring (11) und zumindest einen Innenring (12), wobei räumlich zwischen dem jeweiligen Innenring (12) und dem jeweiligen Außenring (11) wenigstens ein Dichtelement (1) angeordnet ist, das ein Trägerblech (2) mit einem daran angeformten Dichtkörper (3) aus einem Elastomerwerkstoff mit darin zumindest bereichsweise angeordneten Füllstoffen (6) sowie ein Laufblech (4) aufweist, wobei das Trägerblech (2) relativ zum Laufblech (4), oder umgekehrt, rotierbar angeordnet ist, wobei der Dichtkörper (3) wenigstens eine erste elastisch verformbare Dichtlippe (5) aufweist, die am Laufblech (4) abdichtend zur Anlage kommt, wobei Partikel (13, 14) der Füllstoffe (6) eine höhere Härte als der Elastomerwerkstoff des Dichtkörpers (3) aufweisen und an der Oberfläche (15) der zumindest ersten Dichtlippe (5) derart im Elastomerwerkstoff verteilt angeordnet sind, dass die zumindest erste Dichtlippe (5) wenigstens im Kontaktbereich zwischen der zumindest ersten Dichtlippe (5) und dem Laufblech (4) eine strukturierte Oberfläche (15) aufweist.

Description

Radlaqer für ein Fahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Radlager für ein Fahrzeug, umfassend zumindest einen Au ßenring und zumindest einen Innenring, wobei räumlich zwischen dem jeweiligen In nenring und dem jeweiligen Außenring wenigstens ein Dichtelement angeordnet ist, das einen Innenraum des Radlagers gegenüber einem Außenbereich abdichtet.
Aus der DE 10 2018 132 388 A1 geht eine Dichtung mit einem Elastomerkörper her vor. Der Elastomerkörper weist zumindest abschnittsweise eine strukturierte Oberflä che auf. Der Elastomerkörper besteht beispielsweise aus einer vulkanisierten Elastomermischung, die zur Strukturierung kugelförmige, ellipsoide oder kurze faser förmige Füllstoffe, einzeln oder als Füllstoffgemisch, enthält, wobei die kugelförmigen oder faserförmigen Füllstoffe zumindest abschnittsweise an der Oberfläche des Elastomerkörpers angeordnet sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Dichtelement sowie eine Lageranordnung mit verbesserten Reibungseigenschaften, insbesondere geringeren Reibungsverlusten im Dichtlippenkontakt, vorzuschlagen. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen.
Ein erfindungsgemäßes Radlager für ein Fahrzeug, umfassend zumindest einen Au ßenring und zumindest einen Innenring, wobei räumlich zwischen dem jeweiligen In nenring und dem jeweiligen Außenring wenigstens ein Dichtelement angeordnet ist, das ein Trägerblech mit einem daran angeformten Dichtkörper aus einem Elastomer werkstoff mit darin zumindest bereichsweise angeordneten Füllstoffen sowie ein Lauf blech aufweist, wobei das Trägerblech relativ zum Laufblech, oder umgekehrt, rotier bar angeordnet ist, wobei der Dichtkörper wenigstens eine erste elastisch verformbare Dichtlippe aufweist, die am Laufblech abdichtend zur Anlage kommt, wobei Partikel der Füllstoffe eine höhere Härte als der Elastomerwerkstoff des Dichtkörpers aufwei sen und an der Oberfläche der zumindest ersten Dichtlippe derart im Elastomerwerk stoff verteilt angeordnet sind, dass die zumindest erste Dichtlippe wenigstens im Kon taktbereich zwischen der zumindest ersten Dichtlippe und dem Laufblech eine struktu rierte Oberfläche aufweist. Der Elastomerwerkstoff des Dichtkörpers, insbesondere die wenigstens erste Dichtlip pe, wird zumindest abschnitts- oder bereichsweise durch ein geeignetes Fertigungs verfahren mit Füllstoffen angereichert, die aus einer Vielzahl von feinen Partikeln be stehen. Es ist auch denkbar, dass der gesamte Elastomerwerkstoff mit Füllstoffen durchmischt ist. Zur Ausbildung der strukturierten Oberfläche ist es jedoch erforder lich, dass zumindest die erste Dichtlippe im Kontaktbereich zwischen Dichtlippe und Laufblech die genannten Füllstoffe aufweist. Die Füllstoffe können im gesamten Elastomerwerkstoff des Dichtkörpers gleichmäßig verteilt sein und realisieren auf grund ihrer Materialeigenschaften und geometrischen Form eine Reduzierung der Kontaktfläche, die wiederum eine Reibungsreduzierung im Kontaktbereich zwischen der jeweiligen Dichtlippe und dem Laufblech zur Folge hat.
Als Werkstoff für den Dichtkörper ist grundsätzlich jeder Basis-Elastomerwerkstoff ge eignet. Insbesondere geeignet ist Nitrilkautschuk, wie beispielsweise NBR (im Engli schen „Nitrile Butadiene Rubber“). Ebenfalls denkbar sind HNBR (Hydrierter Acryl- nitrilbutadien-Kautschuk), FKM (Fluorkarbon-Kautschuk), ACM (Polyacrylat- Kautschuk), EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-(Monomer)-Kautschuk) oder dergleichen. Ebenso könnten „Thermoplastisch Elastomere“, wie TPE, TPU, TPA, usw. Verwen dung finden.
Wenigstens ein Teil der Füllstoffe sammelt sich bei der Verarbeitung des Elastomer werkstoffs zum Dichtkörper an der Oberfläche des Elastomerwerkstoffs an, wobei die Partikel der Füllstoffe die Oberfläche des Dichtkörpers im Wesentlichen noppenartig strukturieren, also in Form von Wellen und Tälern bzw. in Form von Erhöhungen und Vertiefungen. Die Füllstoffe sind dabei vorzugsweise mit dem Elastomer überzogen und bilden die Kontaktflächen mit dem Laufblech des Dichtelements. Im Mischprozess des Elastomerwerkstoffs, auch Matrix-Compound genannt, können die Füllstoffe auf einfache Weise zur Mischung hinzugegeben werden, sodass weitere Herstellungs oder Bearbeitungsschritte eines oder mehrerer Bauteile des Dichtelements nicht er forderlich sind. Insbesondere kann auf einen zusätzlichen, kostenintensiven und ener gieintensiven Prozessschritt des Strahlens des Laufblechs, insbesondere der Gegen lauffläche am Laufblech, verzichtet werden, die ebenfalls zu Wellen und Tälern bzw. Erhöhungen und Vertiefungen führen würden. Mit ihrer spezifischen geometrischen Form sowie ihren reibungsreduzierenden Eigenschaften realisieren die Partikel der Füllstoffe die Strukturierung auf der Oberfläche der wenigstens ersten Dichtlippe. Die Partikel sind dazu härter als der übrige Elastomerwerkstoff des Dichtkörpers.
Die Partikel der Füllstoffe können prinzipiell jede Form oder Struktur aufweisen. Als vorteilhaft erweisen sich eine ellipsoide, kugelförmige und/oder faserförmige Form der Füllstoffpartikel. Anders gesagt weisen die Füllstoffe ellipsoide, kugelförmige und/oder faserförmige Partikel auf. Ein Vorteil kugelförmiger oder ellipsoider Partikel der Füll stoffe ist, dass sich die Füllstoffe sehr gleichmäßig im Elastomerwerkstoff verteilen lassen. Faserförmige Partikel der Füllstoffe können das Material des Elastomerwerk stoffs zusätzlich mechanisch verstärken. Eine Kombination aus FKM als Elastomer werkstoff mit kugel- oder faserförmigen Füllstoffen weist besonders gute Reibungsei genschaften auf, da bereits FKM eine reibungsreduzierende Wirkung erzielt.
Wenigstens ein Teil der kugelförmigen, ellipsoiden und/oder faserförmigen Partikel der Füllstoffe sammeln sich bei der Fierstellung des Dichtkörpers an der Oberfläche des Dichtkörpers, insbesondere der wenigstens ersten Dichtlippe, an. Diese können ent weder aus der Oberfläche hervorstehen und gleichzeitig im Elastomerwerkstoff einge bettet sein, oder sie sind von einer dünnen Elastomerschicht bedeckt. Bei Letzterem spannt sich das Elastomer bei der Vernetzung und Schrumpfung des Elastomers wäh rend der Herstellung über die an der Oberfläche angeordneten Partikel der Füllstoffe.
In beiden Fällen strukturieren die Füllstoffe die Oberfläche zumindest der ersten Dicht lippe. Auf diese Weise kann die Reibungsverluste an der Oberfläche des Dichtkörpers bzw. im Kontaktbereich des Dichtkörpers mit dem Laufblech signifikant reduziert wer den, wobei die Dichtwirkung nicht beeinträchtigt wird.
Die Füllstoffe können prinzipiell aus einem beliebigen Material ausgebildet sein, je doch ist sicherzustellen, dass die Füllstoffe eine höhere Härte aufweisen als der Elastomerwerkstoff, auch Matrix-Compound genannt. Insbesondere sind als Material für die Füllstoffe sämtliche Kunststoffe denkbar, welche eine ausreichende Härte be sitzen, um die Noppenstruktur auf der Oberfläche des Dichtkörpers auszuformen.
Die kugelförmigen und/oder ellipsoiden Partikel der Füllstoffe können als Glas-, Hohl glas-, Kunststoff- oder Kunststoffhohlkugeln oder aus Carbon ausgebildet sein. Faser- förmige Füllstoffe können Kohlefasern, Aramidfasern, Glasfasern, Basaltfasern oder auch Gewebefasern und Kunststofffasern sein. Als Kohlefasern sind insbesondere HT-Fasern (hochfeste Fasern, im Englischen „High Tenacity“) oder FIM-Fasern (hoch steife Fasern, im Englischen „High Modulus“) geeignet.
Vorzugsweise sind die Füllstoffe aus einem Kunststoff ausgebildet, wie beispielsweise Polyethylen (PE-Typen), Polyoxymethylen (POM), Polyketon (PK), Fluorethylenpropy len (FEP), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polypropylen (PP), Polyetheretherketon (PEEK), Polyamide oder duroplastische Werkstoffe, wie Harze, insbesondere Phenol harze, Epoxidharze oder Polyurethanharze.
Alternativ oder ergänzend sind die Füllstoffe aus einem Elastomer ausgebildet, wie beispielsweise aus EPDM, FKM, thermoplastische Elastomere (TPE) oder dergleichen ausgebildete kugelförmige oder ellipsoide Partikel. Für aus Elastomer hergestellten Füllstoffen ist sicherzustellen, dass die Füllstoffe eine höhere Härte aufweisen als der Matrix-Compound bzw. der Elastomerwerkstoff.
Ferner alternativ oder ergänzend sind die Füllstoffe aus Glas ausgebildet. Zur Herstel lung der Glaskugeln, Glasellipsoide, Glasfasern oder Glasmehl, vorzugsweise mit ei ner Korngröße von maximal 10 pm, eignen sich sämtliche Glassorten, wie beispiels weise Elektroglas (E-Glas) oder dergleichen.
Ferner alternativ oder ergänzend sind die Füllstoffe aus Keramik ausgebildet, wie bei spielsweise als Basaltfasern oder Aluminiumoxid-fasern.
Bei den kugelförmigen oder ellipsoiden Partikeln eignen sich insbesondere Phenol- harz-Kugeln, Glaskugeln, Hohlglaskugeln, PE oder HDPE-Kugeln in einem Durch messerbereich von 5 pm bis 200 pm. Bevorzugt weisen kugelförmige und/oder ellip soide Partikel der Füllstoffe einen Durchmesser zwischen 10 pm und 50 pm auf. Als Werkstoff der kugelförmigen oder ellipsoiden Partikel sind insbesondere Phenolharz- Kugeln, Glaskugeln, PE oder HDPE-Kugeln, wie beispielsweise Mipelon, vorteilhaft. Glaskugeln, Hohlglaskugeln und Kugeln aus PEEK, Phenolharz und Epoxidharz wei sen eine vergleichsweise hohe Beständigkeit auf. Durch Füllstoffe aus kugelförmigen oder ellipsoiden Partikeln wird eine einfach zu rea lisierende, gleichmäßigere Strukturierung der Oberfläche des Dichtkörpers erreicht.
Bei massiveren Geometrien des Dichtkörpers bzw. Dichtelementen können auch Par tikel mit größerem Durchmesser Verwendung finden. Ellipsoide Partikel zeichnen sich ferner bevorzugt durch ein Durchmesser-Länge-Verhältnis zwischen 1 :1 und 1 :10, vorzugsweise zwischen 1 :1 ,1 und 1 :1 :5, aus.
Faserförmige Partikel aus Glasfasern, Basaltfasern, Kohlefasern und PTFE-Faser mit einem Durchmesser von 5 bis 25pm und einer Länge der im Compound nach dem Mischprozess verbleibenden Fasern von 50 bis 700 pm sind vorteilhaft. Glasfasern, Kohlefasern und PTFE-Fasern sind aufgrund ihrer chemischen Inertheit besonders geeignet, da sie eine vergleichsweise hohe Beständigkeit gegen Schmiermedien zei gen. Bei Abrieb der dünnen Elastomerschicht, welche über die an der Oberfläche des Dichtkörpers angeordneten Partikel der Füllstoffe gespannt ist, sind Fasern mit selbst schmierenden Eigenschaften, wie z. B. PTFE besonders geeignet, da sie die Reibung auch bei Vergrößerung der Reib- bzw. Kontaktfläche zwischen Dichtlippe und Lauf blech, die sich durch den Abrieb einstellt, verringern. Denkbar sind auch Kombinatio nen aus den genannten strukturformenden Füllstoffen, welche mit verschiedenen Zu mischungsverhältnissen in das Elastomer-Compound eingearbeitet werden können.
Bevorzugt sind die Partikel weicher als das Material des Laufblechs sowie des jeweili gen Innen- und Außenrings. Füllstoffe mit solchen Partikeln sind insbesondere aus Kunststoff, z. B. PTFE, oder Kohlefasern ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass die Füllstoffe, wenn sie aus dem Elastomerwerkstoff durch Abrieb oder dergleichen her ausgelöst werden, zu keiner Schädigung des Radlagers, z. B. bei Überrollung, führen.
Nach einem Ausführungsbeispiel sind die Füllstoffe derart ausgebildet, dass sie bei steigender Temperatur des Dichtungssystems oder infolge von Quellen des Elastomerwerkstoffs durch Wechselwirkung mit einem Medium mitwachsen. Elasto mere neigen im Kontakt mit Schmiermedien oft zum Quellen, wobei dieser Effekt bei zunehmender Temperatur deutlich verstärkt wird. Das Aufquellen ist für die reibungs reduzierende Wirkung des jeweiligen Dichtelements nachteilig, da sich so die Reibflä che zum Gegenlaufpartner vergrößert. Durch Ausbildung der Füllstoffe aus dem zuvor genannten HDPE, PP, EPDM oder TPE, insbesondere bei nicht-polaren bzw. unpola- ren Flüssigkeiten bzw. Schmiermedien, wird ein Aufnahmevermögen der Füllstoffe, insbesondere der in der Oberfläche befindlichen Partikel der Füllstoffe, für Flüssigkeit gesteigert. Die Partikel nehmen mit steigender Temperatur mehr Medium auf, sodass der Füllstoff mit dem quellenden Elastomerwerkstoff des Dichtkörpers mitwächst, wodurch die reibungsmindernde Wirkung der Füllstoffe im Elastomerwerkstoff auch bei höheren Temperaturen erhalten bleibt. Bei sinkender Temperatur gibt der Füllstoff wieder Teile des Mediums frei. Damit wird die Dichtwirkung weder im kalten noch im warmen Zustand des jeweiligen Dichtelements negativ beeinflusst.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Dichtkörper auch zwei oder mehrere elastisch verformbare Dichtlippen aufweisen kann, die am Laufblech abdich tend zur Anlage kommen. Dabei weist der Elastomerwerkstoff mindestens eine Dicht lippe, vorzugsweise mehrere oder alle Dichtlippen wenigstens abschnitts- oder be reichsweise Füllstoffe auf, die für eine strukturierte Oberfläche im Kontaktbereich zwi schen der jeweiligen Dichtlippe und dem Laufblech sorgen.
Nach einem Ausführungsbeispiel weist das Radlager einen Außenring und zwei In nenringe auf, wobei räumlich zwischen dem ersten Innenring und dem Außenring ein erstes Dichtelement und räumlich zwischen dem zweiten Innenring und dem Außen ring ein zweites Dichtelement angeordnet ist. Der Außenring ist relativ zu den drehfest miteinander verbundenen Innenringen drehbar angeordnet. Umgekehrt können auch die beiden Innenringe drehbar zum Außenring angeordnet sein. Einer der Innenringe oder beide Innenringe sind zumindest mittelbar drehfest und axialfest mit einer Rad nabe verbunden und werden während einer Montage beispielsweise auf die Radnabe aufgepresst. Einer der Innenringe kann zudem einstückig mit der Radnabe ausgebil det sein, wobei der jeweils andere Innenring auf die Radnabe aufgepresst wird. Ent weder ist das jeweilige Trägerblech mit dem Dichtkörper am ersten oder zweiten In nenring und das Laufblech am Außenring des Radlagers angeordnet, oder das Trä gerblech mit dem Dichtkörper ist am Außenring und das Laufblech am ersten oder zweiten Innenring angeordnet. Dies kann bei mehreren Dichtelementen im Radlager identisch oder entsprechend angepasst ausgeführt sein.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung von zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung an- hand der Figuren näher dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Bauteile mit den glei chen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt
Figur 1 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung eines erfindungsge mäßen Radlagers mit zwei Dichtelementen,
Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung des ersten Dichtelements des Radlagers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung des zweiten Dichtelements des Radlagers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
Figur 4 eine schematische Schnittdarstellung des ersten Dichtelements des Radlagers gemäß einer zweiten Ausführungsform, und
Figur 5 eine schematische Schnittdarstellung des zweiten Dichtelements des Radlagers gemäß der zweiten Ausführungsform.
Figur 1 zeigt ein exemplarisches Radlager 10 für ein - hier nicht gezeigtes - Fahr zeug, umfassend einen Außenring 11 sowie zwei Innenringe 12, 25. Der erste Innen ring 12 ist einstückig mit einer Radnabe 22 verbunden. Wenn nachfolgend vom ersten Innenring 12 die Rede ist, ist darunter ein Flansch der Radnabe 22 zu verstehen, an dem eine Laufbahn ausgebildet ist, an der Wälzkörper einer ersten Wälzkörperrei he 23 des Radlagers 10 abrollen. Der zweite Innenring 25 ist demgegenüber aus kon struktiven Gründen auf die Radnabe 22 aufgepresst. Räumlich zwischen dem Außen ring 11 und den Innenringen 12, 25 sind vorliegend zwei Wälzkörperreihen 23, 27 an geordnet. Ein Innenraum 8 des Radlagers 10 ist zudem über zwei Dichtelemente 1 , 24 gegenüber einem Außenbereich 9 abgedichtet. Der detaillierte Aufbau der Dichtele mente 1 , 24 ist für das erste Ausführungsbeispiel in den Figuren 2 und 3 und für das zweite Ausführungsbeispiel in den Figuren 4 und 5 näher gezeigt, wobei sich die Dich telemente 1 , 24 der unterschiedlichen Ausführungsformen lediglich in der Ausgestal tung eines Dichtkörpers 3 unterscheiden. Jedes Dichtelement 1 , 24 weist ein Träger blech 2 und ein Laufblech 4 auf, wobei das Trägerblech 2 des jeweiligen Dichtele ments 1 , 24 drehfest am Außenring 11 und das Laufblech 4 des jeweiligen Dichtele- ments 1, 24 drehfest am ersten Innenring 12 bzw. am zweiten Innenring 25 angeord net ist. Das Trägerblech 2 ist relativ zum Laufblech 4 rotierbar angeordnet.
Das Trägerblech 2 ist im Querschnitt vorliegend L-förmig ausgebildet und weist einen im Wesentlichen axialen Abschnitt 16 sowie einen im Wesentlichen radialen Ab schnitt 17 auf. Das Trägerblech 2 ist mit dem axialen Abschnitt 16 in den Außen ring 11 eingepresst. Das Laufblech 4 ist im Querschnitt C-förmig ausgebildet, wobei das jeweilige Laufblech 4 mit einem ersten im Wesentlichen axialen Schenkel 20 in den ersten Innenring 12 eingepresst bzw. auf den zweiten Innenring 25 aufgepresst ist. Das Laufblech 4 kann, wie in Fig. 3 und Fig. 5 dargestellt ist, einen - hier nicht nä her beschriebenen - anvulkanisierten Kodierring aufweisen, der mit einer - hier nicht dargestellten - Sensorvorrichtung wechselwirkt, um beispielsweise eine Drehzahl zu bestimmen.
Am Trägerblech 2 des jeweiligen Dichtelements 1, 24 ist ein Dichtkörper 3 anvulkani siert, der eine elastisch verformbare erste, zweite und dritte Dichtlippe 5, 18, 26 auf weist, die sich jeweils winklig von dem Dichtkörper 3 in Richtung des Laufblechs 4 er strecken. Die erste und zweite Dichtlippe 5, 18 kommen abdichtend an einer ersten Gegenlauffläche 7 an einem radialen Schenkel 19 des Laufblechs 4 abdichtend zur Anlage. Die dritte Dichtlippe 26 kommt beim ersten Dichtelement 1 gemäß den Figu ren 2 und 4 an einer zweiten Gegenlauffläche 21 an einem zweiten im Wesentlichen axialen Schenkel 28 des Laufblechs 4 abdichtend zur Anlage. Beim zweiten Dichtele ment 24 gemäß den Figuren 3 und 5 kommt die dritte Dichtlippe 26 an einer zweiten Gegenlauffläche 21 am ersten im Wesentlichen axialen Schenkel 20 des Laufblechs 4 abdichtend zur Anlage.
Der Dichtkörper 3 ist als Dichtungsring aus einem Elastomerwerkstoff mit darin ange ordneten Füllstoffen 6 ausgebildet, wobei die Füllstoffe 6 im ersten Ausführungsbei spiel nach den Figuren 1 bis 3 im Wesentlichen kugelförmige Partikel 13 und im zwei ten Ausführungsbeispiel nach den Figuren 4 und 5 faserförmige Partikel 14 aufweisen. Die Füllstoffe 6 sind im gesamten Elastomerwerkstoff des Dichtkörpers 3 homogen verteilt angeordnet, wobei ein Teil der Partikel 13, 14 an der Oberfläche des Dichtkör pers 3, insbesondere an den am Laufblech 4 zur Anlage kommenden Dichtlippen 5,
18, 26 angeordnet sind. Die Füllstoffe 6 weisen eine höhere Härte auf als der Elastomerwerkstoff des Dichtkörpers 3 und bewirken da, wo sie an der Oberfläche 15 angeordnet sind, eine Strukturierung der Oberfläche 15 des Dichtkörpers 3. Erfin dungsgemäß ist vorgesehen, dass die Dichtlippen 5, 18, 26 derart im Elastomerwerk stoff verteilt angeordnet sind, dass sie wenigstens im Kontaktbereich zwischen der zumindest ersten Dichtlippe 5 und dem Laufblech 4 eine strukturierte Oberfläche 15 aufweisen. Mittels der Strukturierung in der Oberfläche 15 wird aufgrund der geomet rischen Form und den materialspezifischen Eigenschaften der Partikel 13, 14 der Füll stoffe 6 eine Reibungsreduzierung im Dichtlippenkontakt mit dem Laufblech 4 reali siert, die Drehmomente im Radlager 10 verringert.
Nach den Figuren 2 und 3 sind die kugelförmigen Partikel 13 der Füllstoffe 6 als Kunststoffkugeln ausgebildet. Alternativ können die kugelförmigen Partikel 13 auch aus einem Elastomer, Glas oder Keramik ausgebildet sein. Auch eine Mischung un terschiedlicher Werkstoffe für die Füllstoffe 6 in den Elastomerwerkstoff des Dichtkör pers 3 ist denkbar. Ferner ist möglich, alle Partikel 13 oder einen Teil davon ellipsoid auszubilden.
Nach den Figuren 4 und 5 sind die faserförmigen Partikel 14 der Füllstoffe 6 als Koh lefasern ausgebildet. Auch für die faserförmigen Partikel 14 ist möglich, diese aus ei nem Kunststoff, einem Elastomer, Glas, Keramik oder eine Mischung der genannten auszubilden. Kohlefasern sind chemisch inert, sodass eine verbesserte chemische Verträglichkeit des jeweiligen Dichtungselements 1 , 24 realisierbar ist. Ferner ist denkbar, den Elastomerwerkstoff mit kugelförmigen, faserförmigen sowie ellipsoiden Partikeln 13, 14 zu durchmischen.
Bezuqszeichenliste
1 Erstes Dichtelement
2 Trägerblech
3 Dichtkörper
4 Laufblech
5 Erste Dichtlippe
6 Füllstoffe
7 Erste Gegenlauffläche
8 Innenraum
9 Außenbereich
10 Radlager 11 Außenring 12 Erster Innenring
13 kugelförmige Partikel
14 faserförmige Partikel
15 Oberfläche
16 Axialer Abschnitt des Trägerblechs
17 Radialer Abschnitt des Trägerblechs
18 Zweite Dichtlippe
19 Radialer Schenkel des Laufblechs
20 Erster axialer Schenkel des Laufblechs 21 Zweite Gegenlauffläche 22 Radnabe
23 Erste Wälzkörperreihe
24 Zweites Dichtelement
25 Zweiter Innenring
26 Dritte Dichtlippe
27 Zweite Wälzkörperreihe
28 Zweiter axialer Schenkel des Laufblechs

Claims

Patentansprüche
1 . Radlager (10) für ein Fahrzeug, umfassend zumindest einen Außenring (11 ) und zumindest einen Innenring (12), wobei räumlich zwischen dem jeweiligen Innen ring (12) und dem jeweiligen Außenring (11 ) wenigstens ein Dichtelement (1 ) ange ordnet ist, das ein Trägerblech (2) mit einem daran angeformten Dichtkörper (3) aus einem Elastomerwerkstoff mit darin zumindest bereichsweise angeordneten Füllstof fen (6) sowie ein Laufblech (4) aufweist, wobei das Trägerblech (2) relativ zum Lauf blech (4), oder umgekehrt, rotierbar angeordnet ist, wobei der Dichtkörper (3) wenigs tens eine erste elastisch verformbare Dichtlippe (5) aufweist, die am Laufblech (4) ab dichtend zur Anlage kommt, wobei Partikel (13, 14) der Füllstoffe (6) eine höhere Här te als der Elastomerwerkstoff des Dichtkörpers (3) aufweisen und an der Oberflä che (15) der zumindest ersten Dichtlippe (5) derart im Elastomerwerkstoff verteilt an geordnet sind, dass die zumindest erste Dichtlippe (5) wenigstens im Kontaktbereich zwischen der zumindest ersten Dichtlippe (5) und dem Laufblech (4) eine strukturierte Oberfläche (15) aufweist.
2. Radlager (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe (6) ellipsoide und/oder kugelförmige Partikel (13) aufweisen.
3. Radlager (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe (6) faserförmige Partikel (14) aufwei sen.
4. Radlager (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (13, 14) weicher sind als das Material des Laufblechs (4) sowie des jeweiligen Innenrings (12) und Außenrings (11 ).
5. Radlager (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe (6) aus einem Kunststoff ausgebildet sind.
6. Radlager (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe (6) aus einem Elastomer ausgebildet sind.
7. Radlager (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe (6) aus Glas ausgebildet sind.
8. Radlager (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe (6) aus Keramik ausgebildet sind.
9. Radlager (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (3) zwei oder mehrere elastisch ver formbare Dichtlippen (5, 18, 26) aufweist, die am Laufblech (4) abdichtend zur Anlage kommen.
10. Radlager (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Außenring (11) und zwei Innenringe (12, 25), wobei räumlich zwischen dem ersten Innenring (12) und dem Außenring (11) ein erstes Dichtelement (1) und räumlich zwischen dem zweiten Innenring (25) und dem Außen ring (11) ein zweites Dichtelement (24) angeordnet ist.
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