DE102015224042A1

DE102015224042A1 - Leitfähige Dichtung mit metallischen Strukturen

Info

Publication number: DE102015224042A1
Application number: DE102015224042.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Stöhr; Benjamin Rudin; Holger Mildenberger
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-12-02
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2017-06-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dichtung (1) zur Abdichtung eines Spaltes zwischen zwei Bauteilen, mit einem einen Sitzbereich (2) und eine Dichtlippe (3) ausbildenden sowie zumindest teilweise aus einem Kunststoffmaterial bestehenden Grundkörper (4), wobei der Sitzbereich (2) zur form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung mit einem ersten Bauteil und die Dichtlippe (3) zur dichtenden Anlage an einem zweiten Bauteil vorbereitet sind. Erfindungsgemäß ist auf den Grundkörper (4) eine von dem Sitzbereich (2) bis zu der Dichtlippe (3) durchgängig verlaufende, elektrische Leitschicht (5) aufgebracht. Die Erfindung betrifft zudem eine Lager-Dichtungs-Anordnung mit einem zwei relativ zueinander verdrehbare Lagerringe aufweisenden Wälzlager sowie einer Dichtung (1).

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Dichtung zur Abdichtung (vorzugsweise gegenüber Medien, wie Fluiden, etwa Hydraulikmitteln (z.B. Schmiermitteln) und/oder festen Partikeln, etwa Schmutz / Staub) eines Spaltes zwischen zwei Bauteilen, vorzugsweise zwei relativ zueinander bewegbaren Bauteilen, insbesondere zwei Lagerringen, eines Wälzlagers, mit einem einen Sitzbereich sowie eine Dichtlippe ausbildenden sowie zumindest teilweise aus einem Kunststoffmaterial bestehenden Grundkörper, wobei der Sitzbereich zur form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung mit einem ersten Bauteil und die Dichtlippe zur dichtenden Anlage an einem zweiten Bauteil vorbereitet sind. Desweiteren betrifft die Erfindung auch einen Lager-Dichtungs-Bausatz, d.h. eine Lager-Dichtungs-Anordnung mit einer solchen Dichtung sowie einem Wälzlager.
Hintergrund der Erfindung
Dichtungen sowie Wälzlager mit Dichtungen sind aus dem Stand der Technik bereits gattungsgemäß bekannt. In diesem Zusammenhang offenbart bspw. die DE 10 2014 203 520 A1 ein Wälzlager mit zwei koaxial zueinander angeordneten Lagerringen mit zwischen diesen in einem radialen Zwischenraum abwälzenden Wälzkörpern und einer den Zwischenraum an zumindest einer Stirnseite des Wälzlagers nach außen abdichtenden Dichtung.
Aus den bekannten Ausführungen hat es sich jedoch als nachteilig herausgestellt, dass die verwendeten Dichtungen häufig entweder eine nicht ausreichende Dichtwirkung aufweisen, wenn sie aus einem Metall bestehen, oder eine nicht ausreichende Leitfähigkeit aufweisen, wenn sie aus einem Kunststoffmaterial bestehen. Dies kann insbesondere bis hin zu einem Ausfall der Dichtung führen.
Aufgabe der Erfindung
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine Dichtung für ein Wälzlager zur Verfügung zu stellen, durch die unter Sicherstellung einer verlässlichen Abdichtung ein Ausgleich von elektrischen Spannungen gewährleistet sein soll.
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass auf den Grundkörper eine von dem Sitzbereich bis zu der Dichtlippe durchgängig verlaufende, elektrische Leitschicht / Leitbeschichtung aufgebracht / aufgetragen ist.
Durch das Aufbringen einer solchen Leitschicht bleibt die den Dichtkontakt ausbildende Außenkontur der Dichtung im Wesentlichen unverändert, weshalb prinzipiell die gewohnte Dichtleistung einer ein Kunststoffmaterial aufweisenden Dichtung bestehen bleibt. Zugleich wird eine elektrisch leitende Struktur umgesetzt, die einen sich aufbauenden elektrischen Spannungsunterschied zwischen zwei beabstandeten Bauteilen verlässlich ausgleichen kann.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Dichtung sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
Demnach ist es vorteilhaft, wenn das Kunststoffmaterial des Grundkörpers (unmittelbar) eine Oberfläche des Grundkörpers (vorzugsweise vollständig) ausbildet. Somit ist gewährleistet, dass der Grundkörper an jeder Seite mit einem die Dichtung umsetzenden Kunststoffmaterial bedeckt ist und eine besonders verlässliche Abdichtung möglich ist.
Ist das Kunststoffmaterial des Grundkörpers ein Elastomer, vorzugsweise ein thermoplastischer Elastomer (auch als „technischer Elastomer“ bezeichnet), wie ein Polyurethan-Material, oder weiter bevorzugt ein Gummi- oder ein Kautschukmaterial, ist die Dichtung auf Grund der elastischen Eigenschaften besonders gut für die Abdichtung von Schmiermedien geeignet.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der Grundkörper gesamtheitlich ringförmig ausgeformt / ausgebildet ist, wodurch er dazu beiträgt, dass die Dichtung als Dichtring ausgestaltet ist. Dadurch ist die Dichtung besonders geeignet für den Einsatz in einem bestehenden Wälzlager vorbereitet. Auch ist dann der Einsatz der Dichtung bei oszillierenden oder translatorischen Anwendungen effektiv möglich.
Weist der Grundkörper weiterhin vorteilhafterweise eine Armierung auf, die teilweise oder vollständig / ganz von dem Kunststoffmaterial umschlossen ist, d.h. dass die Armierung in dem Kunststoffmaterial eingebettet ist, ist die Dichtung in ihrer Form besonders stabil. Weiter bevorzugt besteht die Armierung aus einem Metall, wie einem Metallring.
Desweiteren ist es von Vorteil, wenn die elektrische Leitschicht als eine Metallisierungsschicht, d.h. als eine Metallschicht, ausgebildet ist. Das die Metallschicht / Metallisierungsschicht bildende Metall ist dabei gut elektrisch leitend. Dadurch ist die elektrische Leitschicht besonders kompakt aufgebaut. Die elektrische Leitschicht kann aus einem oder mehreren, verschiedene Materialien bestehen. Mögliche Materialien sind Kupfer, Mangan, Nickel, Zinn, Gold, Silber oder Kombinationen davon.
Ist die elektrische Leitschicht bahnförmig, einen Oberflächenbereich einer ersten Seite und / oder einer zweiten Seite des Grundkörpers teilweise bedeckend, oder als vollflächige Bedeckung, den Oberflächenbereich der ersten Seite und / oder der zweiten Seite des Grundkörpers vollständig bedeckend, ausgebildet ist, sind verschiedenartige Leitschichten besonders rasch herstellbar.
In Bezug auf den Grundkörper, insbesondere das Kunststoffmaterial des Grundkörpers, ist es besonders vorteilhaft, wenn dieser als MID (Molded Interconnected Device / spritzgegossener Schaltungsträger) ausgeführt ist. Dichtungen sind in der Regel in Pressverfahren hergestellt. Die Erfindung betrifft aber gerade auch eine Dichtung mit einer Leiterbahn. Die erfindungsgegenständliche Dichtung verwendet auch wie bei bekannten MID’s das Aufbringen von Leiterbahnen in Form der Leitschicht, jedoch gegenüber bekannten MID’s, sind in der Dichtung vorzugsweise andere Grundmaterialen (technische Elastomere) verwendet. Dabei können für diese erfindungsgegenständliche Dichtung ganz normale Dichtungsgrundkörper verwendet werden, wobei prinzipiell alle gängigen Verfahren zur Dichtungsherstellung einsetzbar sind. In diesem Zusammenhang ist es etwa vorteilhaft, wenn das Kunststoffmaterial zunächst, die Außenkontur der Dichtung bereits vorgebend, in einem Spritzgießverfahren ausgeformt wird. Alternativ zu dem Spritzgießen sind jedoch auch Pressverfahren, Stereolithographie-Verfahren, Rapid-Tooling-Verfahren und/oder Mikrofräsverfahren zum Ausformen des Kunststoffmaterials / des Grundkörpers von Vorteil. Das Kunststoffmaterial kann weiter bevorzugt auch ein Standard-LDS-Material (d.h. ein Material, das für eine Laser-Direktstrukturierung geeignet ist) sein. Dabei ist es dann besonders zweckmäßig, wenn das Kunststoffmaterial ein laser-aktivierbares Kunststoffmaterial ist. Dann lässt sich die Dichtung mittels einer Strukturierung besonders effektiv aufbauen. Es ist jedoch prinzipiell, etwa bei Verwendung eines technischen Elastomers, nicht notwendig, bei den hier genannten Verfahren, eine Strukturierung des Grundmaterials vorzunehmen.
In einem weiteren Verfahrensschritt zur Ausbildung der Dichtung ist es vorteilhaft, wenn die Leitschicht in Form einer Metallisierung / Metallisierungsschicht / Metallschicht nach dem Erstarren, bzw. nach der Vulkanisation des Kunststoffmaterials auf das Kunststoffmaterial aufgebracht wird.
Bei Verwendung eines aktivierbaren Kunststoffmaterials findet vorzugsweise (zunächst) eine Strukturierung der Oberfläche des Kunststoffmaterials mit einer anschließenden Metallisierung der strukturierten Oberfläche statt. Für die Strukturierung der Oberfläche des Kunststoffmaterials in dem Bereich, in dem die Leitschicht aufgebracht wird, ist es besonders vorteilhaft, wenn vor dem Metallisieren die Oberfläche strukturiert wird, d.h. für die Metallisierung vorbereitet wird. Dafür ist es vorteilhaft, wenn das Kunststoffmaterial ein laser-aktivierbares Kunststoffmaterial ist.
Nach dem Erstarren des Kunststoffmaterials / der abgeschlossenen Vulkanisation des Grundkörpers kann dann prinzipiell direkt mit einem Laser der Verlauf der Leitschicht in Form einer Bahn oder einer vollflächigen Bedeckung auf die Außenfläche / Oberfläche des Kunststoffmaterials (strukturiert/) aufgebracht werden. Bei der Strukturierung werden Metallatome abgespalten und es bilden sich Keime für eine Metallisierung, etwa für eine Verkupferung, aus.
Insbesondere ist es vorteilhaft, vorzugsweise bei Verwendung eines Grundkörpers aus einem technischen Elastomer, wenn die elektrische Leitschicht, vorzugsweise als Metallisierung, mittels eines Bedampfungsverfahrens auf das Kunststoffmaterial, etwa auf die strukturierte Oberfläche, aufgebracht ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Leitschicht alternativ oder zusätzlich mit einem Aerosol-Druck (d.h. einer Aerosol-Jet-Drucktechnik) und/oder mittels eines plasmadust^®-Verfahrens auf das Kunststoffmaterial aufgebracht / aufgedampft wird.
Nach dem Aufbringen / Aufdampfen der elektrischen Leitschicht auf das Kunststoffmaterial bildet die Leitschicht eine durchgängige metallische, elektrisch leitfähige Schicht aus, durch die der Sitzbereich des Grundkörpers und die Dichtlippe elektrisch leitend verbunden sind.
In diesem Zusammenhang ist es weiterhin zweckmäßig, wenn die elektrische Leitschicht so ausgestaltet und mit dem Kunststoffmaterial verbunden ist, dass sie zusammen mit dem Kunststoffmaterial elastisch verformbar ist. Dabei ist stets gewährleistet, dass die Leitschicht während der im Betrieb auftretenden üblichen Betriebskräfte und an dem Grundkörper anliegenden Verformungskräfte eine elektrische Verbindung des Sitzbereiches und der Dichtlippe ermöglicht.
Desweiteren ist es von Vorteil, wenn die elektrische Leitschicht eine Schichtdicke zwischen 0,5 µm und 900 µm, vorzugsweise zwischen 1 µm und 850 µm, besonders bevorzugt zwischen 1 µm und 500 µm, weiter bevorzugt zwischen 1 µm und 250 µm, weiter bevorzugt zwischen 1 µm und 150 µm aufweist. In diesen Dickenbereichen ist die Leitschicht zum einen für die Leitfähigkeit ausreichend dick, zum anderen für die elastische Verformbarkeit zusammen mit dem Kunststoffmaterial ausreichend flexibel ausgebildet.
Zudem betrifft die Erfindung eine Lager-Dichtungs-Anordnung, die auch als Lager-Dichtungs-Bausatz bezeichnet ist, mit einem zwei relativ zueinander verdrehbare Lagerringe aufweisenden Wälzlager sowie einer Dichtung nach einer der zuvor genannten Ausführungsformen, wobei der Sitzbereich mit einem elektrisch leitend mit einem ersten Lagerring verbundenen ersten Abschnitt und die Dichtlippe mit einem elektrisch leitend mit einem zweiten Lagerring verbundenen zweiten Abschnitt verbunden sind, sodass eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Lagerring und dem zweiten Lagerring mittels der Leitschicht umgesetzt ist. Dadurch ist auch ein Wälzlager in Verbindung mit einer Dichtung sowie jegliche Kolben- und Stangenanordnungen mit einer Dichtung/Dichtungen besonders effektiv zum Potentialausgleich einsetzbar.
In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß eine leitfähige Dichtung durch metallische Strukturen / Oberflächenstrukturen (Leitschicht) ausgeführt. Die Dichtung umfasst einen Dichtungssitz (Sitzbereich), eine Dichtlippe, eine mögliche Armierung sowie eine so genannte Metallisierungsschicht oder bahn. Diese Schicht / Bahn ist vorzugsweise zwischen 1 µm und 850 µm dick und ermöglicht eine elastische Formänderung mit dem Elastomer-Werkstoff des Grundkörpers zusammen und somit die Gewährleistung der Dichtfunktion unter gleichzeitiger Stromleitung. Je nachdem, ob die Metallisierungsschicht in Form einer oder mehrerer Leiterbahnen ausgeprägt ist oder einen vollflächigen Überzug des Werkstoffes des Grundkörpers darstellt, ist ein geeignetes Verfahren zur Fertigung verwendet. Idealerweise kommen dazu Verfahren zur Anwendung, die der 3D-Geometrie des Basiskörpers (Grundkörpers) folgen können, vorzugsweise plasmadust^®- oder Aerosol-Jet-Verfahren, bei vollflächigen Schichten geeignete Bedampfungsverfahren, etc. Je nach gewünschten Eigenschaften kann die Schicht (Leitschicht) entweder auf die Innen- oder die Außenseite, oder eine Kombination daraus aufgebracht werden. Als Vorteil einer äußeren Beschichtung ist die „Nachstellung“ der Kontaktfläche / -linie bei Verschleiß zu nennen. Dabei kann auch im Bereich des Schichtkontakts eine erhöhte Schichtdicke appliziert werden. Die Stärke der elektrischen Leitfähigkeit kann über die Schichtdicke und / oder Anzahl der Leiterbahnen verändert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die erfindungsgemäß ausgebildete Dichtung wird nachfolgend in drei bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Dichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, die an einer ersten Seite ihres Grundkörpers, nämlich einer Außenseite, mit der elektrisch leitenden Leitschicht versehen ist, wobei die Leitschicht hier schematisch durch eine Schraffur gekennzeichnet ist,
2 eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Dichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei der Grundkörper der Dichtung im Wesentlichen wie der der 1 ausgeführt ist, die Leitschicht nun jedoch nicht mehr an einer ersten Seite, sondern an einer zweiten Seite in Form einer Innenseite angeordnet ist,
3 eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Dichtung nach einem weiteren, dritten Ausführungsbeispiel, in dem sowohl die erste als auch die zweite Seite mit einer Leitschicht versehen sind, und
4 eine Vorderansicht der Dichtung nach dem ersten Ausführungsbeispiel nach 1, in der die als Bahnen ausgeführten Leitschichten am Grundkörper veranschaulicht sind.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In den 1 und 4 ist prinzipiell ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dichtung 1 dargestellt. Gemäß 2 und 3 sind noch zwei weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Dichtung 1 veranschaulicht. Der Kürze wegen wird nachfolgend lediglich ausführlich auf das erste Ausführungsbeispiel eingegangen, wobei jedoch die anderen beiden Ausführungsbeispiele nach den 2 und 3 prinzipiell gleich wie das erste Ausführungsbeispiel aufgebaut sowie funktionierend sind. Im Zusammenhang mit dem zweiten und dritten Ausführungsbeispielen wird lediglich auf deren Unterschiede gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel eingegangen.
Die Dichtung 1 gemäß 1 und 4 dient zum Abdichten eines Zwischenraums zwischen zwei über Wälzkörper beabstandet sowie verdrehbar relativ zueinander angeordneten Bauteilen in Form von Lagerringen. Dabei ist es in weiteren Ausführungen auch umgesetzt, die Dichtung 1 in einem Gleitlager / in Gleitlagerbuchsen zu verwenden. Die Dichtung 1 ist daher für den Einsatz in einem hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Wälzlager vorbereitet sowie bestimmt. Insbesondere dient die Dichtung 1 im Betrieb zur Abdichtung des Zwischenraums gegenüber Medien, nämlich Fluiden, wie Hydraulikmitteln / Flüssigkeiten, etwa Schmiermitteln, sowie Schmutz und Staub zur Umgebung / Außenseite des Wälzlagers hin. Das Wälzlager ist vorzugsweise als Radiallager ausgebildet und weist demnach einen ersten Lagerring auf, der als ein (radial außen liegender) Lageraußenring ausgestaltet ist, sowie einen zweiten Lagerring auf, der als (gegenüber dem Lageraußenring radial innen liegender) Lagerinnenring ausgestaltet ist. Die beiden Lagerringe sind auf typische Weise koaxial zueinander angeordnet sowie über mehrere entlang des Umfangs verteilt und in dem radialen Zwischenraum zwischen ihnen angeordnete Wälzkörpern, wie Kugeln, relativ zueinander verdrehbar gelagert. Die Dichtung 1 ist im Betrieb zu einer axialen Seite benachbart zu den Wälzkörpern mit dem ersten sowie dem zweiten Lagerring dichtend / kontaktierend verbunden. Die Dichtung 1 dient im Betrieb des Wälzlagers, unter Ausbildung einer Lager-Dichtungs-Anordnung, zur Abdichtung des Zwischenraums zu einer axialen Seite des Wälzlagers hin.
Zur optimierten Dichtungswirkung weist die Dichtung 1 einen im Wesentlichen ringförmigen Grundkörper 4 auf. Da der Grundkörper 4 seine Außenkontur / Form seiner nach außen weisenden Oberfläche 6 der Dichtung 1 vorgibt, ist die Dichtung 1 somit als Dichtring ausgebildet. Der Grundkörper 4 gibt sowohl im Querschnitt als auch in seiner gesamtheitlichen Form der Oberfläche 6 die Geometrie der Dichtung 1 vor.
Der Grundkörper 4 ist aus einem Kunststoffmaterial, nämlich einem Elastomermaterial hergestellt. Das Kunststoffmaterial ist zumeist in Pressverfahren zur Ausbildung des Grundkörpers 4 verarbeitet. Somit ist insbesondere die Oberfläche 6 des Grundkörpers 4, die die Form der Dichtung 1 vorgibt, vollständig im Pressverfahren hergestellt. Alternativ ist der Grundkörper 4 jedoch auch prinzipiell in weiteren Ausführungen mittels anderer gängiger Fertigungsverfahren, wie mittels eines Spritzgießverfahrens, eines Rapid-Prototyping-Verfahrens / Rapid-Tooling-Verfahrens, eines 3D-Druckverfahrens, eines Stereolithografie-Verfahrens, oder eines Mikrofräsverfahrens herstellbar / ausformbar.
Desweiteren, zur Versteifung des Grundkörpers 4, ist in das Kunststoffmaterial eine vorzugsweise aus Metall bestehende Armierung 7 eingesetzt / eingebettet. Diese Armierung 7 ist bereits bei der Fertigung des Grundkörpers 4 in das Kunststoffmaterial eingesetzt, sodass diese Armierung 7 beim Urformvorgang des Grundkörpers 4 teilweise oder vollständig von dem Kunststoffmaterial umgeben wird. Die Armierung 7 ist ebenfalls ringförmig ausgestaltet und verläuft vorzugsweise entlang des gesamten Umfangs durchgängig.
An einem radial außenliegenden Bereich weist der Grundkörper 4 einen Sitzbereich 2 aus. Dieser Sitzbereich 2 kann gegenüber einem in radialer Richtung der Dichtung 1 verlaufenden, scheibenförmigen Verbindungsbereich 14 des Grundkörpers 4 verdickt / erweitert sein. Der Sitzbereich 2 ist jedoch auch prinzipiell in abweichenden Formen umsetzbar. Dieser Sitzbereich 2 ist im Betrieb form- sowie kraftschlüssig mit einer entsprechenden komplementär dazu ausgebildeten Form (Einstich oder zylindrischer Bereich) des ersten Lagerringes des Wälzlagers verbunden. Der Sitzbereich 2 liegt somit im Betrieb form- und kraftschlüssig, unter Abdichtung der Umgebung zum Zwischenraum seitens des ersten Lagerrings an diesem ersten Lagerring an. An einem radial innenliegenden Bereich des Verbindungsbereiches 14 schließt eine Dichtlippe 3 des Grundkörpers 4 an den Verbindungsbereich 14 an. Diese Dichtlippe 3 ist üblicherweise gebogen verlaufend und in radialer Richtung verformbar. Die Dichtlippe 3 liegt wiederum im Betrieb mit einer radial innenliegenden Dichtfläche 15 an einer Oberfläche des zweiten Lagerringes des Wälzlages in axialer Richtung und/oder radialer Richtung dichtend an. Die Dichtung 1 liegt dabei derart an dem ersten und dem zweiten Lagerring im Betrieb an, sodass ein Hydraulikmittel / eine Flüssigkeit, wie ein Spritzwasser, sowie Schmutz und Staub daran gehindert werden, in den Zwischenraum von einer axialen Seite des Wälzlagers hin einzutreten oder Fett / Schmiermittel aus dem Lager austritt.
Die ringförmige Dichtung 1 weist zwei axiale Seiten auf, die hier mit den Bezugszeichen 10 und 11 versehen sind. Eine erste axiale Seite 10 ist als Außenseite ausgeführt und in einem Wälzlager eingesetzten Zustand den Wälzkörpern im Zwischenraum des Wälzlagers abgewandt. Eine in axialer Richtung dieser ersten Seite 10 abgewandte zweite axiale Seite 11 ist somit eine Innenseite und im Betrieb üblicherweise der Umgebung des Wälzlagers abgewandt / den Wälzkörpern zugewandt.
Erfindungsgemäß ist der Grundkörper 4 mit einer in radialer Richtung von dem Sitzbereich 2 bis zur Dichtlippe 3 hin durchgängig verlaufenden elektrischen Leitschicht 5 versehen. Diese elektrische Leitschicht 5 ist auf der Oberfläche 6 des Grundkörpers 4 aufgebracht. Die elektrische Leitschicht 5 ist hier im Bereich der ersten Seite 10 aufgebracht. Wie in Kombination mit 4 zu sehen, ist diese Leitschicht 5 linienförmig / bahnförmig als Bahn / Leiterbahn 13 ausgebildet. In 4 sind mehrere, nämlich vier, gleichmäßig entlang des Umfangs verteilt angeordnete Leitschichten 5 verteilt auf der Oberfläche 6 aufgebracht. Jede der elektrischen Leitschichten 5 verläuft durchgängig von dem Sitzbereich 2 bis zur Dichtlippe 3 (in radialer Richtung). Insbesondere verläuft die jeweilige Leitschicht 5 so weit um die Außenkontur des Grundkörpers 4 herum, dass sie die Dichtlippe 3 an ihrer gesamten Dichtfläche 12 sowie den Sitzbereich 2 an ihrer gesamten Dichtfläche 15 herum umgreift / umschließt. Alternativ zu der bahnförmigen / linienförmigen Ausgestaltung nach dem ersten Ausführungsbeispiel, ist es gemäß einer weiteren Ausführung auch möglich, die Leitschicht 5 flächenmäßig, etwa als eine gesamte Bedeckung auszubilden, wodurch die gesamte erste axiale Seite 10 und oder zweite axiale Seite 11 vollständig abgedeckt ist.
Die elektrische Leitschicht 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel als eine Metallschicht, d.h. eine elektrisch leitende Metallschicht in Form einer Metallisierung ausgestaltet. Die Dichtung 1 ist mit ihrem Grundkörper 4 in Verbindung mit der elektrischen Leitschicht 5 ausgebildet. Folglich ist die Metallisierung auf das Kunststoffmaterial des Grundkörpers 4 an der Oberfläche 6 aufgebracht.
Hierfür kann die Leitschicht 5 prinzipiell auf einen zuvor strukturierten Oberflächenbereich 8 der Oberfläche 6 aufgebracht sein. Der Oberflächenbereich 8 kann mittels einer Laserstrukturierung strukturiert sein. Dafür ist das Kunststoffmaterial dann ein Laser-aktivierbares-Kunststoffmaterial (etwa ein LPKF-LDS^®).
Die Metallisierung / elektrische Leitschicht 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel jedoch direkt ohne zusätzliche Strukturierung auf den Oberflächenbereich 8 der aus elastomerem Kunststoffmaterial bestehenden Oberfläche 6 / des Grundkörpers 4 mittels eines Aufdampfverfahrens, eines plasmadust^®-Verfahrens oder eines Aerosol-Jetting- / -Printverfahrens aufgebracht. Die Leitschicht 5 besteht dabei vorzugsweise aus einem Kupfer-, Mangan-, Nickel-, Gold-, Silber- und/oder Zinnmaterial, etwa eine Au-Legierung, wie eine Cu-Ni-Au-Verbindung, und bildet im Betriebszustand der Dichtung 1 eine metallisch leitende, zusammenhängende Schicht aus.
Alternativ zu den genannten Beschichtungsverfahren zur Aufbringung der Leitschicht 5, ist diese in weiteren Ausführungen auch mittels eines Heißpräge-Verfahrens umgesetzt.
Die Leitschicht 5 ist in dieser Ausführung etwa 100 µm dick, es sind jedoch auch andere Dicken zwischen 1 und 850 µm denkbar. Die elektrische Leitschicht 5 ist dabei stets so ausgeformt sowie ausgestaltet, dass sie zusammen mit dem Kunststoffmaterial des Grundkörpers 4 durch die auftretenden Betriebskräfte elastisch verformbar ist. Während dieser elastischen Verformung ist die Leitschicht 5 stets nicht elektrisch leitend unterbrochen.
Gemäß der 2 ist es auch möglich, die jeweilige Leitschicht 5 anstatt an einem ersten Oberflächenbereich 8 an der ersten Seite 10, an einem zweiten Oberflächenbereich 9 an der zweiten Seite 11 vorzusehen.
Gemäß 3 ist es jedoch auch möglich, sowohl eine Leitschicht 5 an der ersten Seite 10 als auch an der zweiten Seite 11 in den Oberflächenbereichen 8 und 9 vorzusehen. Auch sind die Leitschichten 5 der der ersten Seite 10 und der zweiten Seite 11 elektrisch leitend miteinander verbunden, sodass sich im Querschnitt betrachtet eine vollständige Ummantelung des Grundkörpers 4 in zumindest einem / mehreren, nämlich vier Umfangsbereich(-en) mit Hilfe der hier der Übersichtlichkeit halber schraffiert gekennzeichneten Leitschichten 5 bildet.
In anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß eine Metallisierung (Leitschicht 5) auf eine dynamische Dichtung 1 in Form einer Leiterbahn 13 bzw. mehrerer Leiterbahnen 13 oder einer vollflächigen Bedeckung / Metallisierung aufgebracht, um somit den elektrischen Kontakt zwischen den Lagerringen, bzw. einem rotierenden und einem statischen Bauteil, herzustellen, ohne die Dichtwirkung zu verschlechtern.
Durch eine erfindungsgemäße Dichtung 1 und den aufgeführten / beschriebenen Applikationsverfahren ergeben sich zahlreiche Vorteile, wie ein signifikant niedriger elektrischer Durchgangswiderstand, keine Schädigung des Grundwerkstoffs durch Temperatureinfluss, keine Verschlechterung der Dichtwirkung / Abdichtung, da die Leiterbahn/-en 13 / Beschichtung (Leitschicht 5) sehr flexibel ist / sind, und kein Zusatzaufwand bei der Montage durch Entfall zusätzlicher Bauteile zur Stromleitung. Desweiteren hat die Dichtung 1 auch den Vorteil, dass sich keine Verschlechterung der Leitfähigkeit durch Verschmutzung (im Vergleich zu Folien oder Bürsten) ergibt. Auch kann das Standarddesign bisheriger Dichtungen beibehalten werden, was auch mit sich bringt, dass Standardfertigungsverfahren zur Herstellung der Dichtung beibehalten werden können, wobei lediglich in einem weiteren Schritt das Aufbringen der Leiterbahn(-en) 13 / der Beschichtung 5 erfolgt. Als weiterer Vorteil ist eine Wartungsfreiheit des Systems zu sehen.
Der Dichtungssitz (Sitzbereich) ist mit Bezugszeichen 2, die Dichtlippe mit Bezugszeichen 3, eine mögliche Armierung mit Bezugszeichen 7 und eine sogenannte Metallisierungsschicht / -bahn mit Bezugszeichen 5 bzw. 13. Diese Schicht 5 in Form der Bahn 13 ist zwischen 1 µm und 850 µm dick und ermöglicht durch diese Ausführung eine elastische Formänderung mit dem Elastomerwerkstoff / Kunststoffmaterial und somit die Gewährleistung der Dichtfunktion und gleichzeitiger Stromleitung. Je nachdem, ob die Metallisierungsschicht 5 in Form einer oder mehrerer Leiterbahn/ -en 13 ausgeprägt ist, oder einen vollflächigen Überzug des Werkstoffes / Kunststoffmaterials darstellt, ist ein geeignetes Verfahren zur Fertigung zu verwenden. Idealerweise kommen dazu Verfahren zur Anwendung, die der 3D-Geometrie des Basiskörpers (Grundkörpers 4) folgen, bspw. ein plasmadust^®- oder Aerosol-Jet-Verfahren insbesondere für die Leiterbahnen 13, oder bei vollflächigen Schichten geeignete Bedampfungsverfahren. Je nach den gewünschten Eigenschaften ist die Schicht 5 entweder auf die Innenseite 11, auf die Außenseite 10 oder in Kombination auf die Innenseite 11 und die Außenseite 10 aufgebracht. Als Vorteil einer äußeren Beschichtung 5 / einer Beschichtung 5 auf der Außenseite 10 ist die „Nachstellung“ der Kontaktfläche / -linie / die Aufrechterhaltung der Dicht- und Leitfunktion bei Verschleiß zu nennen. Dabei kann auch im Bereich des Dichtkontaktes eine erhöhte Schichtdicke appliziert werden. Die Stärke der elektrischen Leitfähigkeit kann über die Schichtdicke oder Anzahl der Leiterbahnen 13 verändert werden (in 4 exemplarisch vier Leiterbahnen 13).
Bezugszeichenliste

1: Dichtung
2: Sitzbereich
3: Dichtlippe
4: Grundkörper
5: Leitschicht
6: Oberfläche
7: Armierung
8: erster Oberflächenbereich
9: zweiter Oberflächenbereich
10: erste Seite
11: zweite Seite
12: Dichtfläche der Dichtlippe
13: Leiterbahn
14: Verbindungsbereich
15: Dichtfläche des Sitzbereiches

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014203520 A1 [0002]

Claims

Dichtung (1) zur Abdichtung eines Spaltes zwischen zwei Bauteilen, mit einem einen Sitzbereich (2) und eine Dichtlippe (3) ausbildenden sowie zumindest teilweise aus einem Kunststoffmaterial bestehenden Grundkörper (4), wobei der Sitzbereich (2) zur form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung mit einem ersten Bauteil und die Dichtlippe (3) zur dichtenden Anlage an einem zweiten Bauteil vorbereitet sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Grundkörper (4) eine von dem Sitzbereich (2) bis zu der Dichtlippe (3) durchgängig verlaufende, elektrische Leitschicht (5) aufgebracht ist.
Dichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial des Grundkörpers (4) eine Oberfläche (6) des Grundkörpers (4) ausbildet.
Dichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial des Grundkörpers (4) ein Elastomer ist.
Dichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (4) eine Armierung (7) aufweist, die ganz oder teilweise von dem Kunststoffmaterial umschlossen ist oder der Grundkörper (4) armierungsfrei ausgestaltet ist.
Dichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (4) ringförmig ausgeformt ist.
Dichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitschicht (5) als Metallisierungsschicht ausgebildet ist.
Dichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitschicht (5) bahnförmig, einen Oberflächenbereich (8) einer ersten Seite (10) des Grundkörpers (4) teilweise bedeckend, oder als vollflächige Bedeckung, den Oberflächenbereich (8) der ersten Seite (10) des Grundkörpers (4) vollständig bedeckend, ausgebildet ist.
Dichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitschicht (5) eine Schichtdicke zwischen 0,5 µm und 900 µm aufweist.
Dichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitschicht (5) mittels eines Bedampfungsverfahrens, eines plasmadust^®-Verfahrens und/oder eines Aerosol-Jet-Verfahrens auf das Kunststoffmaterial aufgebracht ist.
Lager-Dichtungs-Anordnung mit einem zwei relativ zueinander verdrehbare Lagerringe aufweisenden Wälzlager sowie einer Dichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Sitzbereich (2) mit einem elektrisch leitend mit einem ersten Lagerring verbundenen ersten Abschnitt und die Dichtlippe (3) mit einem elektrisch leitend mit einem zweiten Lagerring verbundenen zweiten Abschnitt verbunden sind, sodass eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Lagerring und dem zweiten Lagerring mittels der Leitschicht (5) umgesetzt ist.