DE102008036996B4

DE102008036996B4 - Gleit- und/oder Gegenring einer Laufwerkdichtung

Info

Publication number: DE102008036996B4
Application number: DE102008036996A
Authority: DE
Inventors: Mathias GRÜNAUG
Original assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Current assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Priority date: 2008-08-07
Filing date: 2008-08-07
Publication date: 2010-09-02
Anticipated expiration: 2028-08-08
Also published as: WO2010015223A1; DE102008036996A1; CN102119292A; US20110200280A1; EP2307771A1; WO2010015223A8

Abstract

Gleit- und/oder Gegenring (1) einer Laufwerkdichtung, beinhaltend einen im Querschnitt winkelförmigen Grundkörper (1'), mit einem Axialschenkel (2), der zur Aufnahme eines Federelementes dient sowie einem Radialschenkel (3), der mit einer sich über eine vorgebbare Höhe (h) erstreckenden Lauffläche (5) versehen ist, wobei zumindest die Lauffläche (5) mit einer Korrosionsschutzschicht (6) versehen ist, die gleichzeitig die Gleitschicht bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsschutzschicht (6) eine galvanische Hartchromschicht mit einem durch die gesamte Schichtdicke sich erstreckenden Rissnetzwerk ist, dass in die Risse des Rissnetzwerkes Feststoffpartikel in Form von Hartstoffpartikeln eingelagert sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleit- und/oder Gegenring einer Laufwerkdichtung gemäß gattungsbildendem Teil des ersten Patentanspruchs.
Beim Einsatz herkömmlicher Laufwerkdichtungen aus Hartguss- oder Stahlwerkstoffen in abrasiven und korrosiven Medien, insbesondere im Meerwasser, kann es zu starkem Verschleiß und Korrosion der Gleitringe kommen.
Allgemein bekannt sind winkelförmig ausgebildete Gleit- und/oder Gegenringe für Laufwerkdichtungen mit konischem Gleitring, der in Wirkverbindung mit einem Runddichtring bzw. einem Gummitrapezring steht.
Der DE 103 52 675 A1 ist eine Gleitringdichtung und ein Verfahren zur Herstellung derselben zu entnehmen. Die als Laufwerkdichtung ausgebildete Gleitringdichtung besteht aus einem metallischen Gleit- und/oder Gegenring, der im Bereich seiner Lauffläche mit einer Verschleißschutzschicht versehen ist, die durch in die Lauffläche eingebettete Hartstoffpartikel gebildet ist. Der Gleit- und/oder Gegenring soll aus Leichtmetall, insbesondere einer Aluminiumlegierung bestehen. Die Hartstoffpartikel sind durch Schleifpulver gebildet, die durch Schmieden, Walzen oder Eingießen in die Laufflächenoberfläche eingepresst bzw. eingebracht werden. Eine Korrosionsschutzschicht ist hier nicht gegeben.
Durch die WO 87/00902 A1 ist eine gattungsgemäße Laufwerkdichtung bekannt geworden, bei welcher die Lauffläche mit einer verschleißfesten, nicht korrosiven und stoßbeständigen Beschichtung versehen wurde. Zum Einsatz gelangten Chromoxid, Keramik- oder Aluminiumoxid-Keramik- oder Wolframkarbid-Keramikschichten.
In der DD 93069 A wird ein System mit aufeinander gleitenden, zwecks Verschleißschutz beschichteter Flächen beschrieben, wobei in diesen Flächen Vertiefungen in Form von Grübchen und/oder von netzförmigen Rissen angeordnet sind, die mit gleiteigenschaftsverbessernden Stoffen gefüllt sind. Als gleitverbessernde Stoffe werden Eisen, Zink, Manganphosphate, Eisenoxide oder -nitride, Molybdän, Molybdändisulfid, Kupfer, Schwefel, Wolframdisulfid, Polytetraflourethylen oder dergleichen angegeben.
Die DE 10 2004 062 445 A1 beschreibt eine Gleitringdichtung, insbesondere für Kraftfahrzeug-Kühlmittelpumpen. Sollte die Korrosionsbeständigkeit der als Gleitpaarung eingesetzten Magnete nicht ausreichen, so kann ein Korrosionsschutz aufgebracht werden, beispielsweise galvanisch, durch eine Pulverbeschichtung oder durch eine Lackierung.
Die CH 470610 A offenbart eine korrosions- und abriebfeste mechanische Gleitringdichtung. Eines der Dichtteile ist mit einem Überzug aus einer glasigen Masse versehen, welche eine Vielzahl von nicht miteinander in Wirkverbindung stehenden Hohlräumen aufweist. Der Überzug besitzt eine oberflächenbearbeitete ebene Dichtfläche, wobei ein Teil der Hohlräume in Form einer Vielzahl von unregelmäßig verteilten, von einander getrennten und zur Aufnahme von Schmiermittel geeigneten Öffnungen vorliegt, die in der Dichtfläche enden.
Der DE 19 19 666 A ist ein gleitender Reibung unterworfenes Maschinenteil, insbesondere ein Gleitring für eine Gleitringdichtung, zu entnehmen, der aus einem weniger verschleißfesten Trägerkörper besteht, wobei mindestens dessen Gleitfläche mit einer harten verschleißfesten Schicht überzogen ist. Diese Schicht kann durch ein Hochvakuumverfahren auf den Trägerkörper aufgedampft werden und aus einem glas- oder keramikartigen Werkstoff bestehen.
Schließlich offenbart die DE 34 20 958 A1 ein Verfahren zur Herstellung von in Gleitringdichtungen verwendeten Gleitringen aus Metall. Der Gleitring wird aus spannungsfrei geglühtem Stahl gewonnen und nach seiner Formgebung auf seiner Gleitfläche mit dem anderen Gleitring durch Verchromen geglättet.
Der Erfindung liegt, ausgehend von der WO 87/00902 A1 , die Aufgabe zugrunde, einen Gleit- und/oder Gegenring einer Laufwerkdichtung dahingehend weiterzubilden, dass das Korrosionsverhalten, insbesondere zum Einsatz in abrasiven und korrosiven Medien, verbessert wird, ohne dass dadurch das Gleit- und Verschleißverhalten negativ beeinflusst werden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Korrosionsschutzschicht eine galvanische Hartchromschicht mit einem durch die gesamte Schichtdicke sich erstreckenden Rissnetzwerk ist, dass in die Risse des Rissnetzwerkes Feststoffpartikel in Form von Hartstoffpartikeln eingelagert sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gleit- und/oder Gegenringes sind den zugehörigen Unteransprüchen zu entnehmen.
Je nach Anwendungsfall können neben der Lauffläche auch weitere Flächenbereiche des Gleit- und/oder Gegenringes mit der Korrosionsschutzschicht versehen werden. Bedarfsweise können auch sämtliche, Korrosionsangriffen ausgesetzte, Bereiche des Gleit- und/oder Gegenringes mit der Korrosionsschutzschicht versehen werden.
Die Korrosionsschutzschicht wird vorteilhafterweise auf elektrochemischem Wege, insbesondere durch Galvanisieren, auf der Lauffläche, respektive auf weiteren Flächenbereichen, aufgebracht.
Von besonderem Vorteil ist der Einsatz einer galvanischen Hartchromschicht mit einem durch die gesamte Schichtdicke sich erstreckenden Rissnetzwerk, in welches bedarfsweise Feststoffpartikel eingelagert werden können. Hier bieten sich unterschiedlichste Feststoffpartikel an. Vorteilhaft gelangen Hartstoffpartikel zum Einsatz. Neben Diamantpartikeln sind Wolframkarbid, Chromkarbid, Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid und/oder Borkarbid denkbar.
Zur Erhöhung der Gleiteigenschaften können in die Risse als Feststoffpartikel darüber hinaus Festschmierstoffpartikel eingelagert werden. Vorteilhaft lassen sich hier Graphit, hexagonales Bornitrid und/oder PTFE verwenden.
Die Dicke der Korrosionsschutzschicht, insbesondere auf der Lauffläche, soll im Bereich zwischen 0,01 und 1,0 mm liegen. Die Korngröße der eingelagerten Feststoffpartikel wird zwischen 0,0005 und 0,015 mm gewählt. Somit wird durch den Erfindungsgegenstand eine optimale Korrosionsschutzschicht, zumindest auf der Lauffläche des Gleit- und/oder Gegenringes, aufgebracht, die gleichzeitig auch eine optionale Gleitschicht bildet.
Der Gleit- und/oder Gegenring besteht vorteilhafterweise aus einem Gusswerkstoff, wobei sich die Korrosionsschutzschicht/Gleitschicht einerseits durch eine höhere Härte im Vergleich zum Grundmaterial (Gusswerkstor) und andererseits durch eine hohe Korrosionsresistenz, insbesondere beim Einsatz in abrasiven und korrosiven Medien, wie beispielsweise Meerwasser, auszeichnet. Durch diese Maßnahme ist eine längere Standzeit der Laufwerkdichtung zu erreichen.
Von besonderem Vorteil ist, dass die laufende Serienproduktion beim Kunden nicht unterbrochen werden muss, da selbiger die bisherigen Dichtungsaufnahmen und Runddichtringe weiterverwenden kann.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt.
Die einzige Figur zeigt einen im Querschnitt winkelförmigen Gleit- und/oder Gegenring 1 einer nicht weiter dargestellten Laufwerkdichtung. Der Grundkörper 1' des Gleit- und/oder Gegenringes 1 besitzt einen Axialschenkel 2 sowie einen Radialschenkel 3. Im Bereich des Axialschenkels 2 ist ein Aufnahmebereich 4 für ein nicht weiter dargestelltes Federelement vorgesehen, während im Bereich des Radialschenkels 3 eine Lauffläche 5 vorgesehen ist, die eine bestimmte radiale Höhe h hat. Diese Lauffläche 5 bildet die so genannte Gleitfläche.
Der Grundkörper 1' soll in diesem Beispiel aus einem Gusswerkstoff bestehen. Lediglich angedeutet ist, dass die Lauffläche/Gleitfläche 5 mit einer Korrosionsschutzschicht 6 überzogen ist. Die Korrosionsschutzschicht 6 soll in diesem Beispiel durch eine Hartchromschicht gebildet sein, die durch Galvanisieren auf der Lauffläche/Gleitfläche 5 aufgebracht wurde.
Je nach Einsatzfall können auch weitere Flächenbereiche des Radialschenkels 3, des Axialschenkels 2 sowie der Aufnahme 4 für das Federelement mit einer Korrosionsschutzschicht versehen werden. Bedarfsweise kann die auf der Lauffläche 6 und bedarfsweise auf weiteren Flächenbereichen aufgebrachte Korrosionsschutzschicht eine Schichtdicke zwischen 5 und 200 μm haben.
Bedarfsweise kann die galvanische Hartchromschicht bei ihrer Erzeugung mit einem durch die gesamte Schichtdicke sich erstreckenden Rissnetzwerk ausgestattet werden, in welches unterschiedlichste Feststoffpartikel eingelagert werden können. Hier bieten sich Hartstoffpartikel wie Diamantpartikel, Wolframkarbid, Chromkarbid oder dergleichen an. Bedarfsweise können darüber hinaus in das Rissnetzwerk zur Erhöhung der Gleiteigenschaften Feststoffpartikel in Form von Festschmierstoffpartikeln eingelagert werden. Hier bieten sich Graphit, hexagonales Bornitrid und/oder PTFE an.

Claims

Gleit- und/oder Gegenring (1) einer Laufwerkdichtung, beinhaltend einen im Querschnitt winkelförmigen Grundkörper (1'), mit einem Axialschenkel (2), der zur Aufnahme eines Federelementes dient sowie einem Radialschenkel (3), der mit einer sich über eine vorgebbare Höhe (h) erstreckenden Lauffläche (5) versehen ist, wobei zumindest die Lauffläche (5) mit einer Korrosionsschutzschicht (6) versehen ist, die gleichzeitig die Gleitschicht bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsschutzschicht (6) eine galvanische Hartchromschicht mit einem durch die gesamte Schichtdicke sich erstreckenden Rissnetzwerk ist, dass in die Risse des Rissnetzwerkes Feststoffpartikel in Form von Hartstoffpartikeln eingelagert sind.
Gleit- und/oder Gegenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoffpartikel aus Wolframkarbid, Chromkarbid, Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid und/oder Borkarbid bestehen.
Gleit- und/oder Gegenring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Risse des Rissnetzwerkes Diamantpartikel eingelagert sind.
Gleit- und/oder Gegenring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Gleiteigenschaften der Lauffläche (5) in die Risse des Rissnetzwerkes als Feststoffpartikel Festschmierstoffpartikel eingelagert sind.
Gleit- und/oder Gegenring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Festschmierstoffpartikel aus Graphit, hexagonalem Bornitrid und/oder PTFE bestehen.
Gleit- und/oder Gegenring nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Korrosionsschutzschicht (6) zumindest im Bereich der Lauffläche (5) zwischen 0,01 und 1,0 mm beträgt.
Gleit- und/oder Gegenring nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngröße der eingelagerten Feststoffpartikel zwischen 0,0005 und 0,015 mm beträgt.