DE102019119317A1

DE102019119317A1 - Low-friction elastomer seal

Info

Publication number: DE102019119317A1
Application number: DE102019119317.6A
Authority: DE
Inventors: Patrick Schmitt; Marco Krapf
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-07-17
Filing date: 2019-07-17
Publication date: 2021-01-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine dynamische Dichtung (1), die als Dichtungsscheibe ausgebildet zur Abdichtung zwischen zwei Maschinenelementen eingesetzt ist und die einen biegesteifen, aus einem Kunststoff oder Metall bestehenden Ringkörper (4) einschließt, der drehstarr mit einem ersten Maschinenelement (2) verbunden ist und der zumindest bereichsweise von einem Elastomer als Dichtungsmaterial (6) überzogen ist, aus dem wenigstens eine Dichtlippe (7, 8) geformt ist, die mit einer Gegenfläche eines zweiten Maschinenelementes (3) zusammenwirkt, wobei zumindest in der Dichtlippe (7) der Dichtung (1) eine als Gewebe, Gelege oder Folie ausgeführte, reibungsmindernde, elastische Bewehrung (10) integriert ist, die gemeinsam mit dem Dichtungsmaterial (6) unmittelbar an dem zweiten Maschinenelement (3) abgestützt ist.The invention relates to a dynamic seal (1) which is designed as a sealing washer used to seal between two machine elements and which includes a rigid ring body (4) made of plastic or metal, which is connected to a first machine element (2) in a torsionally rigid manner which is at least partially covered by an elastomer as sealing material (6), from which at least one sealing lip (7, 8) is formed, which interacts with a counter surface of a second machine element (3), at least in the sealing lip (7) of the seal ( 1) a friction-reducing, elastic reinforcement (10) designed as a fabric, scrim or film is integrated, which together with the sealing material (6) is supported directly on the second machine element (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine dynamische Dichtung, die als Dichtungsscheibe ausgebildet zur Abdichtung zwischen zwei Maschinenelementen eingesetzt ist und die einen biegesteifen, aus einem Kunststoff oder Metall bestehenden Ringkörper einschließt, der drehstarr mit einem ersten Maschinenelement verbunden und zumindest bereichsweise von einem Elastomer als Dichtungsmaterial überzogen ist, wobei wenigstens eine aus dem Dichtungsmaterial geformte Dichtlippe an einer Gegenfläche eines zweiten Maschinenelementes abgestützt ist.The invention relates to a dynamic seal, which is designed as a sealing washer used for sealing between two machine elements and which includes a rigid ring body made of a plastic or metal, which is torsionally rigidly connected to a first machine element and is at least partially covered by an elastomer as a sealing material, wherein at least one sealing lip formed from the sealing material is supported on a mating surface of a second machine element.

Dynamische Dichtungen werden eingesetzt, um Durchgänge zwischen sich relativ zueinander bewegenden Maschinenelementen abzudichten, beispielsweise zwischen einem Außenring und einem Innenring eines Wälzlagers. Die Dichtung verhindert ein Austreten von Schmierstoff aus dem Innenraum des Wälzlagers nach außen und ein Eindringen von festen, flüssigen oder gasförmigen Stoffen von außen in den Innenraum. Hierbei soll sowohl eine Abdichtung im statischen Zustand, bei Stillstand, als auch im dynamischen Zustand, bei rotierenden Bauteilen, sichergestellt werden.Dynamic seals are used to seal passages between machine elements that move relative to one another, for example between an outer ring and an inner ring of a roller bearing. The seal prevents lubricant from escaping from the interior of the roller bearing to the outside and from outside penetration of solid, liquid or gaseous substances into the interior. Sealing is to be ensured in the static state, at standstill, as well as in the dynamic state, with rotating components.

Aus der DE 10 2011 077 729 A1 ist eine als Kassettendichtung aufgebaute Dichtungsanordnung für ein Wälzlager bekannt, die aus Elastomer hergestellte, mit einem auch Dichtscheibe genannten Ringkörper verbundene Dichtlippen einschließt. Zumindest eine Dichtlippe bildet einen ständig schleifenden Dichtkontakt zu einem Abdeckring bzw. Schleuderring. Die Reibung von dem gleitenden Kontakt der Dichtlippe führt im Einsatz zu einem Verschleiß, der die Dichtqualität mindert und zu einem Ausfall der Dichtung führen kann.From the DE 10 2011 077 729 A1 a sealing arrangement constructed as a cassette seal for a roller bearing is known, which includes sealing lips made of elastomer and connected to an annular body, also called a sealing disk. At least one sealing lip forms a constantly sliding sealing contact with a cover ring or slinger. The friction from the sliding contact of the sealing lip leads to wear during use, which reduces the sealing quality and can lead to failure of the seal.

Die US 6 817 769 B2 zeigt eine dynamische Dichtung für ein Wälzlager, umfassend eine mit dem Außenring verbundene Dichtscheibe, an der drei elastomere Dichtlippen angeordnet sind, von denen eine in axialer Richtung und zwei in radialer Richtung mit der Schleuderscheibe in Kontakt stehen. Eine hohe Anpressung der Dichtlippen führt insbesondere bei hohen Drehzahlen zu großen Reibungsverlusten, verbunden mit starkem Verschleiß der Dichtung und einer damit verbundenen verkürzten Gebrauchsdauer.The US 6,817,769 B2 shows a dynamic seal for a roller bearing, comprising a sealing disk connected to the outer ring, on which three elastomeric sealing lips are arranged, one of which is in contact with the centrifugal disk in the axial direction and two in the radial direction. A high pressure of the sealing lips leads to high friction losses, especially at high speeds, combined with heavy wear of the seal and an associated shortened service life.

Die DE 10 2014 204 719 A1 offenbart ein Wälzlager, welches einen Schutz vor einer elektrischen Entladung vorsieht. Dazu ist zwischen dem Innenring und dem Außenring eine stromleitende Abdichtung vorgesehen. Der Dichtungsaufbau sieht eine in dem Außenring drehfixierte und abgedichtete Stahlscheibe vor, die weitestgehend von einem Dichtungswerkstoff umschlossen ist. Aus dem Dichtungswerkstoff geformte Dichtlippen sind gemeinsam mit in den Dichtlippen integrierten Kohlefasern an dem Innenring abgestützt.The DE 10 2014 204 719 A1 discloses a rolling bearing that provides protection from electrical discharge. For this purpose, an electrically conductive seal is provided between the inner ring and the outer ring. The seal structure provides a steel disk which is fixed in rotation and sealed in the outer ring and which is largely enclosed by a sealing material. Sealing lips formed from the sealing material are supported on the inner ring together with carbon fibers integrated in the sealing lips.

Die DE 10 2017 123 653 A1 bezieht sich auf ein temperierbares Dichtungselement, umfassend eine aus Polymer bestehende Dichtung mit zugehöriger Dichtlippe. In dem Polymer ist ein aus einem leitfähigen Material in Form von Fasern oder Gewebe bestehendes elektrisches Kontaktelement integriert. Mit diesem Aufbau kann bei Bedarf über eine angelegte Spannung die Dichtlippe erwärmt werden.The DE 10 2017 123 653 A1 relates to a temperature-controllable sealing element, comprising a seal made of polymer with an associated sealing lip. An electrical contact element made of a conductive material in the form of fibers or fabric is integrated into the polymer. With this structure, the sealing lip can be heated if necessary by means of an applied voltage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verschleißfeste Elastomerdichtung vorzustellen, welche die Reibungsverluste signifikant reduziert ohne nachteiligen Einfluss auf die Dichtwirkung.The invention is based on the object of presenting a wear-resistant elastomer seal which significantly reduces the friction losses without any adverse effect on the sealing effect.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Elastomerdichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by an elastomer seal having the features of claim 1. Advantageous developments and refinements are the subject matter of the dependent claims.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eine Dichtlippe der Dichtung eine als Gewebe, Gelege oder Folie ausgeführte, reibungsmindernde, elastische Bewehrung aufweist, die gemeinsam mit dem Dichtungsmaterial unmittelbar an der Gegenfläche abgestützt ist.According to the invention, it is provided that at least one sealing lip of the seal has a friction-reducing, elastic reinforcement designed as a fabric, scrim or film, which is supported together with the sealing material directly on the opposing surface.

Der konstruktive Aufbau sieht eine gezielte Einbettung der je nach Anforderung mehr oder weniger elastischen Bewehrung in dem Elastomer bzw. dem Dichtungsmaterial vor, wodurch sich stets ein Reibkontakt zwischen der Elastomermatrix und/oder dem eingebetteten Gewebe, Gelege oder der Folie und der Gegenfläche des Maschinenelementes einstellt. Aufgrund dieser kombinierten Abstützung von dem Elastomer und beispielsweise einer Gewebefaser aus einem reibungsmindernden Material an dem Maschinenelement stellt sich eine gewünschte reduzierte Reibung zwischen den Reibpartnern ein.The structural design provides for the targeted embedding of the more or less elastic reinforcement, depending on the requirements, in the elastomer or the sealing material, which always results in frictional contact between the elastomer matrix and / or the embedded fabric, scrim or film and the opposing surface of the machine element . Because of this combined support from the elastomer and, for example, a fabric fiber made of a friction-reducing material on the machine element, a desired reduced friction is established between the friction partners.

Zur Erzielung einer dauerfesten Inkorporation ist die elastische Bewehrung stoffschlüssig und/oder formschlüssig in dem elastischen, auch Matrixwerkstoff genannten Dichtungsmaterial der Dichtlippe integriert. Als Matrixwerkstoffe sind alle bekannten vulkanisierten bzw. vernetzten Elastomere sowie thermoplastische Elastomere wie z.B. Polyurethan (TPU) oder auch normale Thermoplaste einsetzbar.In order to achieve permanent incorporation, the elastic reinforcement is integrally bonded and / or positively integrated into the elastic sealing material of the sealing lip, also known as matrix material. All known vulcanized or cross-linked elastomers as well as thermoplastic elastomers such as polyurethane (TPU) or normal thermoplastics can be used as matrix materials.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, in der Dichtlippe bzw. in der gesamten Dichtung als elastische Bewehrung ein Gewebe aus unterschiedlichen Materialien wie beispielsweise Naturfasern einzusetzen, wozu sich Baumwolle oder Hanffasern eignen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, als Bewehrung Kunststofffasern wie z.B. PTFE-Fasern, Keramikfasern oder Metallfasern einzusetzen. Einsetzbar sind ebenfalls Kohlefasern, deren Vorteil in einem negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht, welcher der Wärmedehnung des Matrixmaterials entgegenwirkt und somit bei erhöhten Temperaturen dazu beiträgt, den Reibwert deutlich zu reduzieren. Die Erfindung schließt auch eine Kombination von mehreren verschiedenen Fasern ein, die als ein Fasergewebe in dem flexiblen Matrixmaterial eingebettet sind zur Bildung eines Mehrfaserverbundwerkstoffs.According to a preferred embodiment of the invention, provision is made to use a fabric made of different materials such as natural fibers, for which cotton or hemp fibers are suitable, as elastic reinforcement in the sealing lip or in the entire seal. It is also possible to use plastic fibers such as PTFE fibers, ceramic fibers or metal fibers as reinforcement. Can also be used Carbon fibers, the advantage of which is a negative coefficient of thermal expansion, which counteracts the thermal expansion of the matrix material and thus at elevated temperatures helps to significantly reduce the coefficient of friction. The invention also includes a combination of several different fibers which are embedded as a fiber web in the flexible matrix material to form a multifiber composite material.

Weiterhin kann erfindungsgemäß als Bewehrung ein Gelege aus Naturfasern, Kunststofffasern wie z. B. PTFE-Fasern, Kohlefasern, Keramikfasern oder Metallfasern in der Dichtlippe eingebettet werden. Ein Gelege ist ein Flächengebilde, das aus einer oder mehreren Lagen von bevorzugt parallel verlaufenden, gestreckten Fasern oder Fäden besteht. An den Kreuzungspunkten sind die Fasern oder Fäden üblicherweise fixiert, wozu sich vorzugsweise ein Stoffschluss eignet.Furthermore, according to the invention, a scrim made of natural fibers, plastic fibers such. B. PTFE fibers, carbon fibers, ceramic fibers or metal fibers are embedded in the sealing lip. A scrim is a flat structure that consists of one or more layers of preferably parallel, stretched fibers or threads. The fibers or threads are usually fixed at the intersection points, for which purpose a material bond is preferably suitable.

Ferner bietet es sich an, Folien aus unterschiedlichen Materialien als Bewehrung in die Dichtung zu integrieren. Als Folienmaterialien eignen sich Polymere wie PTFE, Polyamid, Polyolefin oder Elastomer- Folien mit einer geringeren Reibung gegenüber dem eingesetzten Matrixwerkstoff. Weiterhin sind Weichmetallfolien beispielsweise aus Aluminium oder Bronze verwendbar. Unabhängig von der Werkstoffwahl sollten die Folien flexibel sein, um die Dichtwirkung der Dichtlippe nicht negativ zu beeinflussen. Ergänzend dazu bietet es sich an, strukturiert gestaltete, gefaltete oder anderweitig geometrisch geformte Folien zu verwenden, um die notwendige Flexibilität zu erreichen. Alternativ dazu können Folien in der dynamischen Dichtung eingebettet werden, die zur Erzielung einer geometrischen Veränderung tiefgezogen oder anderweitig behandelt sind. Vorstellbar wäre dazu eine Foliengestaltung in einer Rippenform oder einer der Dichtgeometrie entsprechenden Ausführung, um beispielsweise mehrere Dichtlippen mit dem Inlay zu realisieren.It is also advisable to integrate foils made of different materials into the seal as reinforcement. Polymers such as PTFE, polyamide, polyolefin or elastomer films with lower friction compared to the matrix material used are suitable as film materials. Soft metal foils, for example made of aluminum or bronze, can also be used. Regardless of the choice of material, the foils should be flexible in order not to negatively influence the sealing effect of the sealing lip. In addition to this, it is advisable to use structured, folded or otherwise geometrically shaped films in order to achieve the necessary flexibility. Alternatively, foils can be embedded in the dynamic seal, which are deep-drawn or otherwise treated to achieve a geometric change. For this purpose, a film design in a rib shape or an embodiment corresponding to the sealing geometry would be conceivable, in order, for example, to implement several sealing lips with the inlay.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bewehrung in der dynamischen Dichtung teilweise oder vollumfänglich integriert ist und dabei ebenfalls alle Dichtlippen der Dichtung einschließt. Diese Bewehrungsanordnung bietet den Vorteil einer vereinfachten Dichtungsfertigung zur Darstellung eines Verbundwerkstoffes, in dem vollumfänglich die erfindungsgemäße Bewehrung eingebracht ist.According to a further embodiment of the invention it is provided that the reinforcement is partially or fully integrated into the dynamic seal and also includes all sealing lips of the seal. This reinforcement arrangement offers the advantage of a simplified seal production for the representation of a composite material in which the reinforcement according to the invention is fully incorporated.

Als Maßnahme, um eine dauerfeste Verbindung zwischen dem Gewebe und dem Matrixmaterial zu erreichen, schließt die Erfindung eine gezielte Beschichtung oder Imprägnierung der Bewehrung, des Inlays oder beider Bestandteile mit ein. Eine funktionelle Beschichtung und/oder ein Haftvermittler gewährleistet eine verbesserte Anhaftung zwischen dem Gewebe oder der Folie und dem Elastomer der Dichtung und dem Inlay.As a measure to achieve a permanent connection between the tissue and the matrix material, the invention includes a targeted coating or impregnation of the reinforcement, the inlay or both components. A functional coating and / or an adhesion promoter ensures improved adhesion between the fabric or the film and the elastomer of the seal and the inlay.

Die erfindungsgemäß ausgeführte dynamische Dichtung bildet ein reibungsreduziertes und verschleißfestes Dichtungskonzept, das bevorzugt für Wälzlager von Radlagerungen für Fahrzeuge bestimmt ist. Durch die Anwendung der gemäß der Erfindung ausgelegten, dauerfest wirksamen, dynamischen Dichtung in Radlagern kann vorteilhaft deren Lebensdauer sowie die CO₂ Bilanz des Fahrzeugs positiv beeinflusst werden.The dynamic seal implemented according to the invention forms a friction-reduced and wear-resistant sealing concept which is preferably intended for roller bearings of wheel bearings for vehicles. By using the permanently effective, dynamic seal designed according to the invention in wheel bearings, their service life and the CO ₂ balance of the vehicle can advantageously be positively influenced.

Zur Herstellung des Dichtungsverbundes eignet sich vorzugsweise ein Spritzgießverfahren. Alternativ kann die Fertigung der Dichtung mittels eines Presswerkzeugs erfolgen. Unabhängig von dem eingesetzten Herstellverfahren bietet es sich an, mittels eines weiteren Verfahrens eine Nachbehandlung der Dichtlippe vorzunehmen, wozu sich z. B. ein Schneiden, Stanzen oder Lasern eignet. Bei dem Spritzgießverfahren kann z. B. die Folie auf ein Metallinsert bzw. einen Ringkörper oder eine Armierung aufgespritzt werden, um so die Verbindung zwischen Metallinsert und Folie und letztlich dem Dichtungsmaterial zu gewährleisten. Für aus Gewebe gebildete Bewehrungen eignet sich eine Verklebung auf einem Metall- oder Kunststoff insert. Die vorgefertigte Bewehrung kann aber auch lose auf das Insert aufgelegt werden, wobei dann das Spritzguss- oder Presswerkzeug die Fixierung übernimmt. Dabei ist auch vorstellbar, dass die Bewehrung aus dem Werkzeug hervorsteht, also dieses überdeckt. Unabhängig von dem verwendeten Kunststoff oder Herstellverfahren ist zu beachten, dass an dem Dichtlippenende die Bewehrung mit dem Kunststoff abschließt, so dass sich letztlich beide Werkstoffe im Reibkontakt befinden. Bei der Fertigung der Dichtung sollte die Kunststoff-Deckhaut die Bewehrung nicht überziehen bzw. nicht überfluten, um eine Nacharbeit durch Abschneiden oder Ablasern zu vermeiden.An injection molding process is preferably suitable for producing the sealing compound. Alternatively, the seal can be manufactured using a pressing tool. Regardless of the manufacturing process used, it is advisable to carry out an aftertreatment of the sealing lip by means of a further process, for which z. B. cutting, punching or lasering is suitable. In the injection molding process, for. B. the film can be sprayed onto a metal insert or a ring body or a reinforcement in order to ensure the connection between the metal insert and film and ultimately the sealing material. For reinforcements made of fabric, bonding on a metal or plastic insert is suitable. The prefabricated reinforcement can, however, also be placed loosely on the insert, with the injection molding or pressing tool then taking over the fixation. It is also conceivable that the reinforcement protrudes from the tool, i.e. covers it. Regardless of the plastic or manufacturing process used, it must be ensured that the reinforcement is flush with the plastic at the end of the sealing lip, so that ultimately both materials are in frictional contact. When manufacturing the seal, the plastic cover skin should not cover or flood the reinforcement in order to avoid reworking by cutting off or laser cutting.

Die Erfindung sieht zur Herstellung der Dichtung außerdem Verfahren vor, bei denen alle Dichtungskomponenten einzeln zusammengeführt werden. Dazu wird zunächst die Bewehrung zusammen mit dem Dichtungsmaterial an dem Ringkörper fixiert oder alternativ wird zunächst die Bewehrung zusammen mit dem Dichtungsmaterial an dem Ringkörper fixiert, bevor alle Bauteile in einem Werkzeug eingebracht und zusammen mit dem Dichtungsmaterial verpresst werden. Die als Gewebe und Gelege ausgeführte Bewehrung wird dazu zusammen mit dem Matrixmaterial auf ein Metallinsert, einen Ringkörper oder eine Armierung der Dichtung aufgebracht und stoffschlüssig, beispielsweise mittels einer Klebung, Anschmelzung oder Verschweißung fixiert. Anschließend werden alle vorgefertigten bzw. vormontierten Bauteile in einem Presswerkzeug bevorzugt unter einer Temperatureinwirkung dauerfest verbunden.For the production of the seal, the invention also provides methods in which all seal components are brought together individually. For this purpose, the reinforcement is first fixed together with the sealing material on the ring body or, alternatively, the reinforcement is first fixed together with the sealing material on the ring body before all components are placed in a tool and pressed together with the sealing material. For this purpose, the reinforcement, designed as a woven fabric and scrim, is applied together with the matrix material to a metal insert, a ring body or a reinforcement of the seal and fixed in a materially bonded manner, for example by means of adhesive bonding, fusing or welding. Subsequently, all prefabricated or pre-assembled components are permanently connected in a press tool, preferably under the influence of temperature.

Zur Herstellung einer Dichtung ohne Metallinsert ist vorgesehen, dass die Bewehrung, beispielsweise ein Gewebe, teilweise von einem Gummi umgeben bzw. geflutet wird, um dann den Rohling mit einem Thermo- oder Duroplast teilweise anzuspritzen bzw. zu umspritzen, ähnlich einem Organoblech, wodurch das Metallinsert ersetzbar ist.To produce a seal without a metal insert, it is provided that the reinforcement, for example a fabric, is partially surrounded or flooded by a rubber in order to then partially inject or overmold the blank with a thermoplastic or duroplastic, similar to an organic sheet, whereby the Metal insert is replaceable.

Weiterhin schließt die Erfindung eine formschlüssige Verbindung zwischen der Bewehrung und dem Matrixmaterial ein. Dazu bietet es sich beispielsweise an, verzahnte Gewebe, Gelege oder Folien einzusetzen, die nach Fertigstellung der Dichtung formschlüssig in dem Dichtungsmaterial befestigt sind. Alternativ zu einer Verzahnung können gelochte oder sternförmig ausgebildete Bewehrungen eingesetzt werden. Weiterhin schließt die Erfindung eine Bewehrung ein, die stoffschlüssig z. B. über Vernetzung oder Haftvermittler mit dem Dichtungsmaterial verbunden ist. Außerdem besteht die Möglichkeit, das Gewebe oder eine Bewehrung auf ein Endmaß der Dichtgeometrie zu fertigen und so z. B. auch eine Bördelung an den Rändern oder auch in der Fläche der Dichtung zu integrieren.The invention also includes a positive connection between the reinforcement and the matrix material. For this purpose, it is advisable, for example, to use interlocked fabrics, scrims or foils, which are fastened in a form-fitting manner in the sealing material after the seal is finished. As an alternative to toothing, perforated or star-shaped reinforcements can be used. Furthermore, the invention includes a reinforcement that cohesively z. B. is connected to the sealing material via crosslinking or adhesion promoter. It is also possible to manufacture the fabric or reinforcement to a final dimension of the sealing geometry and so z. B. to integrate a flanging on the edges or in the surface of the seal.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es zeigen:

1: eine Dichtung im Halbschnitt mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bewehrung;
2: die Dichtung gemäß 1 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bewehrung;
3: die Dichtung gemäß 1 mit einem dritten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bewehrung;
4: eine Querschnittzeichnung der Bewehrung gemäß 1 in einer ersten Variante;
5: eine Querschnittzeichnung der Bewehrung gemäß 1 in einer zweiten Variante;
6: eine Querschnittzeichnung der Bewehrung gemäß 1 in einer dritten Variante;
7: eine Querschnittzeichnung der Bewehrung gemäß 1 in einer vierten Variante;
8: einen Ausschnitt von einem Verlauf der Bewehrung in einer ersten Variante;
9: einen Ausschnitt von einem Verlauf der Bewehrung in einer zweiten Variante;
10: einen Ausschnitt von einem Verlauf der Bewehrung in einer dritten Variante;
11: einen Ausschnitt von einem Verlauf der Bewehrung in einer vierten Variante.

Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying figures. However, the invention is not restricted to the exemplary embodiments shown. Show it:

1 : a seal in half section with a first embodiment of a reinforcement according to the invention;
2 : the seal according to 1 with a second embodiment of a reinforcement according to the invention;
3 : the seal according to 1 with a third embodiment of a reinforcement according to the invention;
4th : a cross-sectional drawing of the reinforcement according to 1 in a first variant;
5 : a cross-sectional drawing of the reinforcement according to 1 in a second variant;
6th : a cross-sectional drawing of the reinforcement according to 1 in a third variant;
7th : a cross-sectional drawing of the reinforcement according to 1 in a fourth variant;
8th : a section of a course of the reinforcement in a first variant;
9 : a section of a course of the reinforcement in a second variant;
10 : a section of a course of the reinforcement in a third variant;
11 : a section of a course of the reinforcement in a fourth variant.

In der 1 ist eine dynamische Dichtung 1 mit integrierter erfindungsgemäßer Bewehrung in einer ersten Ausführungsform im Halbschnitt gezeigt. Die auch als Dichtungsanordnung zu bezeichnende, als Dichtungsscheibe ausgeführte Dichtung 1 ist zwischen zwei sich relativ zueinander bewegenden Maschinenelementen 2, 3 eingesetzt, beispielsweise einem Außenring und einem Innenring eines Wälzlagers (nicht gezeigt). Durch die Dichtung 1 wird ein Austreten von Schmierstoff aus dem Innenraum des Wälzlagers nach außen und ein Eindringen von Verunreinigungen von außen in den Innenraum verhindert. Die Dichtung 1 umfasst einen biegesteifen, L-förmigen, vorzugsweise als Blechteil ausgeführten, auch Armierung genannten Ringkörper 4, der mit einem abgewinkelten Schenkel 5 in dem Maschinenelement 2 drehfixiert eingepresst ist. Zumindest einseitig ist der Ringkörper 4 von einem Dichtungsmaterial 6 aus einem formfesten, aber elastisch verformbaren Kunststoff, einem Elastomer abgedeckt und stoffschlüssig mit dem Ringkörper 4 verbunden. Aus dem auch Matrixmaterial genannten Dichtungsmaterial 6 sind zwei Dichtlippen 7, 8 geformt, wobei die radial ausgerichtete Dichtlippe 7 auf dem Maschinenelement 3 abgestützt ist und die axial ausgerichtete Dichtlippe 8 beispielsweise mit einem auf dem Maschinenelement 3 fixierten Schleuderring (nicht gezeigt) zusammenwirkt.In the 1 is a dynamic poetry 1 shown with integrated inventive reinforcement in a first embodiment in half-section. The seal, which can also be referred to as a sealing arrangement, is designed as a sealing washer 1 is between two machine elements moving relative to each other 2 , 3 used, for example an outer ring and an inner ring of a roller bearing (not shown). Through the seal 1 This prevents lubricant from escaping from the interior of the rolling bearing to the outside and impurities from outside entering the interior. The seal 1 comprises a rigid, L-shaped ring body, preferably designed as a sheet metal part, also called reinforcement 4th , the one with an angled leg 5 in the machine element 2 is pressed in a rotationally fixed. The ring body is at least on one side 4th of a sealing material 6th Made of a dimensionally stable, but elastically deformable plastic, covered by an elastomer and cohesively with the ring body 4th connected. Made of the sealing material, also known as matrix material 6th are two sealing lips 7th , 8th shaped, the radially aligned sealing lip 7th on the machine element 3 is supported and the axially aligned sealing lip 8th for example with one on the machine element 3 fixed slinger (not shown) cooperates.

Die Dichtung 1 umfasst weiterhin eine in dem Dichtungsmaterial 6 integrierte, stoffschlüssig und/oder formschlüssig fixierte, elastische Bewehrung 10, die sich nahezu vollumfänglich über die gesamte Dichtung 1 erstreckt. Die Bewehrung 10 kann als ein Gewebe, ein Gelege oder eine Folie ausgeführt sein. Alternativ dazu kann die Bewehrung 10 auf die Dichtlippe 7 beschränkt werden. Über einen endseitigen, der Dichtlippe 7 folgenden Abschnitt 9 liegt die Bewehrung 10 unmittelbar an dem Maschinenelement 3 an. Folglich sind in dem Reibkontakt zwischen der Dichtlippe 7 und dem Maschinenelement 3 sowohl die Elastomermatrix bzw. das Dichtungsmaterial 6 als auch die Bewehrung 10 gemeinsam an dem Reibpartner, dem Maschinenelement 3 abgestützt.The seal 1 further comprises one in the sealing material 6th integrated, cohesively and / or positively fixed, elastic reinforcement 10 which is almost entirely over the entire seal 1 extends. The reinforcement 10 can be designed as a fabric, a scrim or a film. Alternatively, the reinforcement 10 on the sealing lip 7th be restricted. About one end, the sealing lip 7th following section 9 is the reinforcement 10 directly on the machine element 3 at. Consequently are in the frictional contact between the sealing lip 7th and the machine element 3 both the elastomer matrix and the sealing material 6th as well as the reinforcement 10 together on the friction partner, the machine element 3 supported.

Für die Bewehrung 10 werden Werkstoffe ausgewählt, die sich positiv auf die Reibung und den Verschleiß der Dichtlippe 7 auswirken. Geeignete Materialien sind beispielsweise Naturfasern, Kunststofffasern, Kohlefasern oder auch Keramik- oder Metallfasern. Die Bewehrung 10 kann in unterschiedlichen geometrischen Ausführungen in die Dichtung 7 eingebracht werden, die in den weiteren Figuren dargestellt sind.For the reinforcement 10 materials are selected that have a positive effect on the friction and wear of the sealing lip 7th impact. Suitable materials are, for example, natural fibers, plastic fibers, carbon fibers or even ceramic or metal fibers. The reinforcement 10 can be in different geometrical designs in the seal 7th are introduced, which are shown in the other figures.

Die 2 und die 3 zeigen die Dichtung 1 gemäß 1 mit jeweils einer alternativ gestalteten erfindungsgemäßen Bewehrung, wobei für übereinstimmende Bauteile gleiche Bezugsziffern verwendet werden. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf Unterscheidungsmerkmale.The 2 and the 3 show the seal 1 according to 1 each with an alternatively designed reinforcement according to the invention, the same reference numerals being used for corresponding components will. The following description is essentially limited to distinguishing features.

Gemäß 2 schließt die Dichtung 1 die Bewehrung 11 ein, welche sowohl die Dichtlippe 7 als auch die Dichtlippe 8 einschließt. Mit dieser Maßnahme sind die Dichtlippen 7, 8 übereinstimmend reibungs- und verschleißoptimiert an den zugehörigen Reibpartnern abgestützt.According to 2 closes the seal 1 the reinforcement 11 one which both the sealing lip 7th as well as the sealing lip 8th includes. With this measure, the sealing lips are 7th , 8th Supported on the associated friction partners in a consistent manner with optimized friction and wear.

In 3 bildet die Bewehrung 12 der Dichtung 1 am freien Ende eine Bördelung 13. Damit kann eine verlängerte Kontaktzone zwischen der Bewehrung 12 und dem Dichtungsmaterial realisiert werden. Außerdem stellt sich über die Bördelung 13 vorteilhaft ein vergrößerter Abstützbereich der Bewehrung 12 an dem Reibpartner ein.In 3 forms the reinforcement 12 the seal 1 a flare at the free end 13th . This allows an extended contact zone between the reinforcement 12 and the sealing material can be realized. It also arises over the flanging 13th advantageously an enlarged support area of the reinforcement 12 on the friction partner.

In den 4 bis 7 sind beispielhaft vier unterschiedliche Querschnitte bzw. Schnittansichten der Bewehrung 10 aus 1 gezeigt. Gemäß der in 4 gezeigten Variante bildet die Bewehrung 10 ein vollzylindrisches Querschnittprofil. Die 5 zeigt die Bewehrung 10 mit einem kreisringförmigen Querschnittprofil. Die Variante nach 6 sieht für die Bewehrung 10 ebenfalls ein kreisringförmiges Querschnittprofil vor, das ergänzend mit umfangsverteilten Öffnungen 14 bzw. Bohrungen versehen ist. Gemäß der 7 bildet die Bewehrung 10 ein kreisringförmiges Querschnittprofil mit einer außenseitigen sternförmigen Struktur, die gleichmäßig umfangsverteilt positionierte Strahlen 15 einschließt. Die Kontaktzone in der Dichtlippe 7 wird dabei über den Umfang nur teilweise, segmentiert bzw. teilumfänglich von der als Folie ausgebildeten Bewehrung 10 gebildet. Im Bereich der Strahlen 15 stellt sich damit ein aus dem Dichtungsmaterial 6 und der Folie bestehender Reibkontakt ein. Der Raum zwischen den Strahlen 15 ist mit dem Dichtungsmaterial 6 ausgefüllt.In the 4th to 7th are exemplary four different cross-sections or sectional views of the reinforcement 10 out 1 shown. According to the in 4th The variant shown forms the reinforcement 10 a fully cylindrical cross-sectional profile. The 5 shows the reinforcement 10 with a circular cross-sectional profile. The variant after 6th looks for the reinforcement 10 also a circular cross-sectional profile, which is supplemented with circumferentially distributed openings 14th or bores is provided. According to the 7th forms the reinforcement 10 a circular cross-sectional profile with a star-shaped structure on the outside, the beams positioned evenly around the circumference 15th includes. The contact zone in the sealing lip 7th is only partially, segmented or partially over the circumference of the reinforcement designed as a film 10 educated. In the realm of rays 15th This is a result of the sealing material 6th and existing frictional contact with the film. The space between the rays 15th is with the sealing material 6th filled out.

Die 8 bis 11 zeigen beispielhaft in Ausschnitten vier Varianten von Längsverläufen der Bewehrung 10 bzw. von deren Faserverläufen. In der 8 ist ein gestreckter oder ebener Verlauf der Bewehrung 10 abgebildet. Die 9 zeigt als Einzelteil die endseitige Bördelung 13 der Bewehrung 10, die in 3 im eingebauten Zustand dargestellt ist. Aus der 10 ist ein gezackt gestalteter und in 11 ein gewellter Verlauf der Bewehrung 10 gezeigt. Für eine als Gewebe ausgeführte Bewehrung 10 führt ein gewellter Faserverlauf zu einem höheren Harzanteil an den Kreuzungspunkten des Gewebes. Bei Gelegen ergeben sich bei einem gestreckten Faserverlauf aufgrund fehlender Kreuzungspunkte geringere Harzanteile ein.The 8th to 11 show examples of four variants of longitudinal reinforcement in excerpts 10 or their fiber courses. In the 8th is a straight or flat course of the reinforcement 10 pictured. The 9 shows the flanging at the end as an individual part 13th the reinforcement 10 , in the 3 is shown in the installed state. From the 10 is a jagged design and in 11 a wavy course of the reinforcement 10 shown. For reinforcement designed as a mesh 10 a corrugated fiber orientation leads to a higher resin content at the crossing points of the fabric. In the case of non-woven fabrics, a stretched fiber course results in lower resin proportions due to the lack of crossing points.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Dichtungpoetry
22: MaschinenelementMachine element
33: MaschinenelementMachine element
44th: RingkörperRing body
55: Schenkelleg
66th: DichtungsmaterialSealing material
77th: DichtlippeSealing lip
88th: DichtlippeSealing lip
99: Abschnittsection
1010: BewehrungReinforcement
1111: BewehrungReinforcement
1212: BewehrungReinforcement
1313: BördelungFlanging
1414th: Öffnungopening
1515th: Strahlbeam

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102011077729 A1 [0003]DE 102011077729 A1 [0003]
US 6817769 B2 [0004]US 6817769 B2 [0004]
DE 102014204719 A1 [0005]DE 102014204719 A1 [0005]
DE 102017123653 A1 [0006]DE 102017123653 A1 [0006]

Claims

Dynamische Dichtung (1), die als Dichtungsscheibe ausgebildet zur Abdichtung zwischen zwei Maschinenelementen eingesetzt ist und die einen biegesteifen, aus einem Kunststoff oder Metall bestehenden Ringkörper (4) einschließt, der drehstarr mit einem ersten Maschinenelement (2) verbunden ist und der zumindest bereichsweise von einem Elastomer als Dichtungsmaterial (6) überzogen ist, aus dem wenigstens eine Dichtlippe (7, 8) geformt ist, die mit einer Gegenfläche eines zweiten Maschinenelementes (3) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Dichtlippe (7) der Dichtung (1) eine als Gewebe, Gelege oder Folie ausgeführte, reibungsmindernde, elastische Bewehrung (10) aufweist, die gemeinsam mit dem Dichtungsmaterial (6) unmittelbar an dem zweiten Maschinenelement (3) abgestützt ist.Dynamic seal (1) which is designed as a sealing washer used to seal between two machine elements and which includes a rigid ring body (4) made of plastic or metal, which is rigidly connected to a first machine element (2) and which is at least partially connected by an elastomer is coated as a sealing material (6), from which at least one sealing lip (7, 8) is formed which interacts with a counter surface of a second machine element (3), characterized in that at least one sealing lip (7) of the seal (1) has a friction-reducing, elastic reinforcement (10) designed as a fabric, scrim or film, which is supported together with the sealing material (6) directly on the second machine element (3).

Dynamische Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Dichtlippe (7) ein Gewebe als Bewehrung (10) eingebettet ist, das aus unterschiedlichen Materialien wie Naturfasern, Kunststofffasern wie z.B. PTFE-Fasern, Kohlefasern, Keramikfasern oder Metallfasern herstellbar ist.Dynamic poetry after Claim 1 , characterized in that a fabric is embedded as reinforcement (10) in the sealing lip (7), which can be produced from different materials such as natural fibers, plastic fibers such as PTFE fibers, carbon fibers, ceramic fibers or metal fibers.

Dynamische Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Dichtlippe (7) als Bewehrung (10) ein Gelege aus Naturfasern, Kunststofffasern wie z. B. PTFE-Fasern, Kohlefasern, Keramikfasern oder Metallfasern eingebettet ist.Dynamic poetry after Claim 1 , characterized in that in the sealing lip (7) as reinforcement (10) a scrim made of natural fibers, plastic fibers such. B. PTFE fibers, carbon fibers, ceramic fibers or metal fibers is embedded.

Dynamische Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Dichtlippe (7) eine Folie als Bewehrung (10) integriert ist, die aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien wie z.B. PTFE, Polyamid oder Polyolefin oder auch aber auch aus Metallen wie z. B. Aluminium herstellbar ist.Dynamic poetry after Claim 1 , characterized in that in the sealing lip (7) a film is integrated as reinforcement (10), which is made of different plastic materials such as PTFE, polyamide or polyolefin or also from metals such. B. aluminum can be produced.

Dynamische Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrung (10) in der Dichtung (1) vollumfänglich oder teilumfänglich / segmentiert integriert und zumindest eine oder alle Dichtlippen (7, 8) der Dichtung (1) einschließt, wobei die Bewehrung (10) zur besseren Anhaftung an dem Dichtungsmaterial (6) beschichtet oder imprägniert ist.Dynamic seal according to one of the preceding claims, characterized in that the reinforcement (10) in the seal (1) is fully or partially integrated / segmented and includes at least one or all sealing lips (7, 8) of the seal (1), the reinforcement (10) is coated or impregnated for better adhesion to the sealing material (6).

Dynamische Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamische Dichtung (1) für als Radlager ausgeführte Wälzlager von Fahrzeugen bestimmt ist.Dynamic seal according to one of the preceding claims, characterized in that the dynamic seal (1) is intended for rolling bearings designed as wheel bearings in vehicles.

Dynamische Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Dichtung (1) ein Spritzgieß- oder Pressverfahren vorgesehen ist und zur Nachbehandlung der Dichtlippe (7, 8) z. B. ein Verfahren wie Schneiden, Stanzen oder Lasern eingesetzt wird.Dynamic seal according to one of the preceding claims, characterized in that an injection molding or pressing process is provided for producing the seal (1) and, for post-treatment of the sealing lip (7, 8), for. B. a process such as cutting, punching or lasing is used.

Dynamische Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Dichtung (1) ohne Ringkörper (4) erst die Bewehrung (10) von einem Gummi umgeben wird, bevor der Rohling mit einem Kunststoff umspritzt bzw. angespritzt wird und von eben diesem Kunststoff der versteifende Ringkörper (4) ausgebildet wird.Dynamic seal according to one of the preceding claims, characterized in that, to produce the seal (1) without an annular body (4), the reinforcement (10) is first surrounded by a rubber before the blank is encapsulated or injected with a plastic and from above This plastic the stiffening ring body (4) is formed.

Dynamische Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Dichtung (1), - die Bewehrung (10) zunächst an dem Ringkörper (4) fixiert wird oder - zunächst die Bewehrung (10) zusammen mit dem Dichtungsmaterial (6) an dem Ringkörper (4) fixiert wird, bevor alle Bauteile in einem Werkzeug eingebracht und zusammen mit dem Dichtungsmaterial (6) verpresst werden.Dynamic seal according to one of the preceding claims, characterized in that, to produce the seal (1), - the reinforcement (10) is first fixed to the ring body (4) or - first the reinforcement (10) together with the sealing material (6) is fixed on the ring body (4) before all components are introduced into a tool and pressed together with the sealing material (6).

Dynamische Dichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrung (10) formschlüssig mit dem Dichtungsmaterial (6) oder stoffschlüssig z. B. über Vernetzung oder Haftvermittler mit dem Dichtungsmaterial (6) verbunden ist.Dynamic seal according to one of the preceding claims, characterized in that the reinforcement (10) form-fit with the sealing material (6) or cohesively z. B. is connected to the sealing material (6) via crosslinking or adhesion promoter.