Diese Erfindung betrifft ein Radlager mit einer Beschichtung. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Radlagers. Ein solches Radlager kann zum Beispiel als Radlager eines Fahrzeugs, insbesondere von PKW und LKW, eingesetzt werden.

Häufig ist nach dem Stand der Technik ein mehrstufiges Dichtungssystem vorgesehen, das gegenüber der Außenwelt eine Spaltdichtung und diesem nach gestaltet eine Lippendichtung aufweist. Im Betrieb von Radlagern, insbesondere im Freien, wie es zum Beispiel bei Radlagern von Fahrzeugen der Fall ist, kommt es vor, das Wasser durch die Spaltdichtung in das Lager eindringt. Von dort aus besteht die Gefahr, dass das Wasser durch die Lippendichtung in das Lagerinnere vordringt, was insbesondere bei Radlagern kritisch ist, da dies zu Korrosion an den Wälzkörpern und den Laufbahnen führen kann. Mit dem Wasser kann auch Schmutz in das Lager eindringen. Da Schmutz häufig sehr harte Bestandteile enthält, ist dies eine zusätzliche Gefahr für das Lager. Im Stand der Technik sind Radlager mit Beschichtungen für eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit bekannt. Diese haben jedoch keine die optimalen Eigenschaften.

Aufgabe der Erfindung ist, die Korrosions- und Verschmutzungseigenschaften von Radlagern zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gegenstand der Erfindung ist ein Radlager, von dem zur Verbesserung seiner Eigen- schaffen zumindest ein Teil mit einer hydrophoben Beschichtung versehen ist.

Eine solche wasserabweisende Beschichtung führt zu einem schnelleren Ablauf von Wasser sowie zu weniger verbleibenden Wasser in dem Lager. Dies verringert die Korrosionsgefahr. Außerdem hat eine hydrophobe Beschichtung schmutzabweisende und verschleißmindernde Eigenschaften. Eine hydrophobe Beschichtung kann auch den Fluss von Fett in einem Fettkreislauf beeinflussen. Vorzugsweise hat die Beschichtung durch Mikrostrukturen oder Nanostrukturen der Beschichtung bewirkte Eigenschaften. Die Nutzung von feinen Strukturen hat insbesondere auf das Kapillarverhalten einer Oberfläche einen Einfluss. Dadurch können hydrophobe Eigenschaften unabhängig von der Wahl eines Beschichtungsmaterials erzeugt werden. Ein geeignetes Beschichtungsmaterial kann das hydrophobe Verhalten jedoch unterstützen.

Bevorzugt zeigt die Beschichtung gegenüber Wasser einen Lotuseffekt. Dies ist möglich, indem die hydrophobe Beschichtung Spitzen im Mikro- oder Nanobereich aufweist, die Abstände in der Größenordnung von wenigen hundert Nanometern bis etwa zehn Mikrometern voneinander haben, so dass praktisch über die gesamte beschichtete Fläche ein Spitzeneffekt mit erhöhter kapillarer Abstoßung realisiert ist. Wasser kann dadurch in großen Tropfen abperlen und verbleibt nicht auf der Oberfläche. Auf diese Weise wird außerdem eindringender Schmutz weggespült und lagert sich nicht auf der Oberfläche ab. Die Ausprägung des Effekts des Abperlens ist abhängig von einem Kontaktwinkel der Beschichtung zu Wasser. Da sich Wasser je nach Ausprägung der Hydrophobie mehr oder weniger stark an die Oberfläche anschmiegen möchte, bildet es an einer wenig hydrophoben Oberfläche breit ausgedehnte Pfützen, während es an einer stark hydrophoben Oberfläche abgewiesen wird und sich aufgrund seiner inneren Kapillarwir- kung mehr oder weniger stark zu einem Tropfen zusammenzieht. Der Kontaktwinkel ist zwischen dem Rand des Tropfens bzw. der Pfütze und der Oberfläche der Beschichtung definiert. Je größer er ist, desto eher zieht sich Wasser zu einem Tropfen zusammen. Tropfen auf einer stark hydrophoben Oberfläche können davon abperlen. Je nach der Hydrophobie die der Oberfläche findet dies bei unterschiedlichen Nei- gungswinkeln der Oberfläche statt. Je hydrophober eine Oberfläche ist, desto geringer kann die Neigung sein, ab der schon ein Abperlen stattfindet. Der Lotuseffekt bewirkt eine deutlich stärkere Hydrophobie, als dies nicht nano- oder mikrostrukturierte Oberflächen selbst aus stark wasserabweisendem Material tun würden.

Bevorzugt ist der Kontaktwinkel zwischen der Beschichtung und Wasser derart groß, dass Wasser auch dann abperlt, wenn es von einer glatten Schicht aus Polytetrafluo- rethylen nicht abperlen würde. Eine derart starke Hydrophobie ermöglicht die Mitnah- me von Schmutz in abperlendem Wasser, was einen erheblichen Vorteil bei der Anwendung in schmutzempfindlichen Radlagern darstellt.

Vorzugsweise bewirkt das Ablaufen von Tropfen über die Oberfläche der Beschichtung die Mitnahme von dort abgelagertem Schmutz. Der Kontaktwinkel zwischen der Beschichtung und Wasser ist bevorzugt derart ausgeprägt, dass die Beschichtung zum Zwecke der Reinigung von Schmutzpartikeln ausreichend benetzbar ist.

Insbesondere ist die Beschichtung eine Plasmapolymer-Beschichtung. Diese hat den Vorteil, dass durch Plasmabeschichtung unter anderem eine auf Polysiloxan basierende Beschichtung erzeugt werden kann. Bevorzugt ist die Beschichtung eine auf Polysiloxan basierende Beschichtung. Eine solche Beschichtung ist vorteilhafterweise sehr langlebig. Da Radlager im Allgemeinen eine lange Lebensdauer haben müssen, kann die Wirkung einer solchen Beschichtung ebenfalls lange aufrechterhalten werden. Es ist jedoch auch denkbar, fluorbasierte Beschichtungen einzusetzen. Auch wenn diese nach dem derzeitigen Stand der Technik weniger langlebig sind, kann damit der gewünschte Zweck über einen gewissen Zeitraum erfüllt werden.

Bevorzugt ist die Beschichtung auf einer Oberfläche oder einem Oberflächenabschnitt des Lagerinnenraums, einer Fangkammer, einer Encoderoberfläche, einer Sitzfläche eines Außenrings und/oder auf einer Lauffläche einer Dichtung angeordnet. Vorzugsweise wird ein Lagerinnenraum, in dem sich Wälzkörper befinden, mit einer hydrophoben Beschichtung versehen. Dies hat den Vorteil, dass dadurch die Fettführung beeinflusst werden kann. Insbesondere wird mit der Nanobeschichtung Fett gezielt zu den Laufbahnen geführt. Dadurch kann ein Fettvorrat an den Wälzkörpern erzeugt der sein Aufbau unterstützt werden, was zu einer dauerhaft guten Schmierung des Radlagers führt.

Insbesondere wird eine Fangkammer eines Radlagers, die bevorzugt durch eine Spaltdichtung von der Außenwelt und durch eine Lippendichtung von den Wälzkörpern eines Radlagers getrennt ist, mit einer hydrophoben Beschichtung beschichtet. Die Fangkammer ist vorzugsweise als Ringnut, insbesondere in einem Dichtungsring, ausgebildet. Insbesondere ist die theoretische Längsachse eines solchen Lagers im Betrieb wenigstens näherungsweise horizontal ausgerichtet. Eindringendes verschmutztes Wasser wird durch das ablaufende Wasser in der Fangkammer nach un- ten transportiert, wobei es den Schmutz mit sich trägt. Aus der Spaltdichtung kann das Wasser, das sich im unteren Teil der Fangkammer sammelt, durch den erhöhten Druck des sich aufstauenden Wassers durch den Spalt verbessert wieder austreten.

Vorzugsweise ist eine Oberfläche eines Encoders, der mit dem Radlager verbunden und bevorzugt in dieses integriert ist, mit einer hydrophoben Beschichtung versehen. Auf diese Weise können Schmutzanhäufungen und somit auch Signalausfälle vermieden werden.

Bevorzugt wird eine hydrophobe Beschichtung auf den Außenring eines Lagers aufgebracht, insbesondere auf der Sitzfläche des Außenrings, die in vielen Fällen dessen Außenumfangsfläche ist. Der Außenring ist, da insbesondere seine Außenseite häufig nicht von Fett umgeben ist, besonders korrosionsanfällig. Durch eine hydrophobe Beschichtung kann erreicht werden, dass sich dort wenig oder kein Wasser ansammelt und somit die Korrosion ausbleibt.

Vorzugsweise wird auf die Gegenlauffläche der Dichtlippen eine hydrophobe Be- Schichtung aufgebracht. Vorzugsweise ist dies eine abriebfeste Beschichtung. Durch die abweisende Wirkung der Beschichtung kann eine Verschleißreduzierung erreicht werden. Da sich außerdem Schmutz auf der Beschichtung schlecht halten kann, wird die Lebensdauer durch mitgenommene Partikel und entsprechenden Verschleiß weniger stark verringert. Vorzugsweise wird eine hydrophobe Beschichtung auf eine Lageroberfläche aufgebracht, welche spannungsrisskorrosionsgefährdet ist. Durch die Abweisung von Wasser wird Spannungsrisskorrosion verringert oder verhindert.

Vorzugsweise ist das Radlager für ein Kraftfahrzeug geeignet, bevorzugt für einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen. Die Vorteile der Erfindung kommen hier besonders stark zur Geltung.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das Radlager mit einer hydrophoben Beschichtung beschichtet. Es werden die vorstehend beschriebenen Vorteile erreicht.

Mit anderen Worten beschrieben sollen durch eine gezielte Aufbringung der Nanotechnologie im Radlager folgende Verbesserungen erzielt werden: 1 ) Ein nanoversiegelter Lagerinnenraum soll eine verbesserte Fettführung zur Laufbahn hin bewirken. 2) Eine nanoversiegelte Fangkammer soll zu einem verbesserten Abfluss von Schmutzwasser/Schmutzpartikeln führen.

3) Eine nanoversiegelte Encoderoberfläche soll Schmutzanhäufungen und somit Signalausfälle vermeiden. 4) Ein nanoversiegelter Außenring-Sitz soll zu verbessertem Korrosionsschutz führen.

5) Eine nanoversiegelte Gegenlauffläche der Dichtungen soll verbesserten Verschleißschutz bewirken.

6) Nanoversiegelte Oberflächen sollen die Spannungsrisskorrosion reduzieren. Eine durch Nanotechnologie erzeugte Schicht besitzt eine niedrige Oberflächenenergie. Dies bedeutet Hydrophobie und somit wasserabweisende Eigenschaften.

Dadurch liegt eine geringe chemische Anziehungskraft zu aufliegenden Stoffen wie Wasser oder Schmutzpartikel vor.

1 ) Es soll ein nanobeschichteter Lagerinnenraum vorgesehen werden, um eine ge- zielte Fettführung hin zu den Laufbahnen zu realisieren.

2) Eine nanoversiegelte Fangkammer kann im Bereich der Fangkammer aufgebracht werden. Es bestehen hier keine mechanischen Belastungen, wodurch hier die Haltbarkeit der Schicht dauerhaft gewährleistet wird. Bei der durch die Nanotechnologie erzeugten Schicht im Bereich der Fangkammer muss die Oberfläche der Beschichtung einen idealen Kontaktwinkel aufweisen, damit die gewünschte

Wirkung erzielt werden kann. Dies bedeutet, dass der Kontaktwinkel so ausgeprägt sein sollte, dass eindringendes Wasser zwar abläuft, jedoch die Oberfläche zum Reinigen der Fangkammer ausreichend benetzt werden kann.

3) Eine nanoversiegelte Encoderoberfläche soll im Bereich des Encoders bewirken, dass durch verbesserte Gleiteigenschaften geringere mechanischen Belastungen auftreten. Durch diese und weitere Eigenschaften der Beschichtung soll die Haltbarkeit der Schicht ebenfalls dauerhaft gewährleistet werden. Die Nanobeschich- tung verhindert in diesem Bereich die Schmutzanhäufungen und verhindert somit die bekannten Signalausfälle. 4) Die Aufbringung einer Schutzschicht, insbesondere einer Nanobeschichtung, soll einen Korrosionsangriff verhindern. 5) Die Aufbringung einer Beschichtung auf die Gegenlauffläche der Dichtlippen soll eine Verschleißreduzierung bewirken.

Man kann zwischen kurzlebigen und langlebigen Beschichtungslösungen unterscheiden. Kurzlebige Lösungen wirken oft durch den "Lotuseffekt". Beschrieben sind über- wiegend fluorbasierende Schichten (z.B. PTFE-Beschichtungen - Teflonpfanne; Ultra ever dry- Beschichtung). Eine langlebige Beschichtungslösung ist z.B. eine Plasmapo- lymer-Beschichtung (z.B. eine auf Polysiloxan basierende Beschichtung). Für den Anwendungsfall im Radlager haben die langlebigen Beschichtungslösungen die höchste Priorität. Kurzlebige Lösungen sind jedoch ebenfalls möglich. Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:

Fig. 1 Eine Schnittansicht eines Radlagers mit einer Fangkammer, einem Lagerinnenraum, einer Gegenlauffläche, einer Encoderfläche und einer Sitzfläche des Außenrings;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Radlagers mit einer hydrophoben

Beschichtung des Lagerinnenraums;

Fig. 3 eine Schnittansicht einer Fangkammer eines Radlagers;

Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Figur 3; Fig. 5 eine Schnittansicht einer Lippendichtung des Radlagers und ihrer Gegenlauffläche vor einer Beschichtung;

Fig. 6 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Figur 5 nach einer

Beschichtung;

Fig. 7 eine Schnittansicht einer Encoderfläche vor einer Beschich- tung;

Fig. 8 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Figur 7 nach einer

Beschichtung;

Fig. 9 eine Schnittansicht einer Fangkammer und eines Außenrings eines Radlagers; Fig. 10 eine Schnittansicht einer Gegenlauffläche einer Dichtlippe eines Radlagers auf der Radseite; und

Fig. 11 eine Schnittansicht einer Gegenlauffläche einer Dichtlippe eines Radlagers auf der Getriebeseite.

In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Gegenstände verwendet.

Figur 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein Radlager 1 , das als Radlager 40 ausgebildet ist. Das Radlager 40 weist einen Außenring 3 und einen Innenring 2 auf. Der Innenring 2 wird in der gezeigten Ausführungsform teilweise von einem In- nenringelement 41 eines geteilten Innenrings und teilweise von der Radnabe 42 gebildet, wobei die Radnabe 42 mit einer Laufbahn 44 für Wälzkörper 43 versehen ist. Weiter weist das Radlager einen Lagerinnenraum 21 , eine Fangkammer 22, eine Encoderfläche 23, eine Sitzfläche 24 des Außenrings 3 und an jedem axialen Ende des Radlagers 40 an je einer Fangkammer 27 jeweils eine Gegenlauffläche für die Dichtungsringe 26 auf.

Der Innenring 2 setzt sich in einer Radnabe 42 fort. Während der Außenring 3 steht, rotiert der Innenring 2 im Betrieb. Das Radlager 40 ist als zweireihiges Radlager ausgeführt. Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch das Radlager 40, bei welchem der Lagerinnenraum 21 mit einer hydrophoben Beschichtung 10 versehen ist.

Die Beschichtung 10 weist vorzugsweise eine Nano- oder Mikrostrukturierung auf, die zu der Hydrophobie beiträgt.

Die Beschichtung 10 erstreckt sich über die Laufbahnen 29 des Innenrings 2, über die Laufbahnen 30 des Außenrings 3 und über eine Laufbahnzwischenfläche 31 des Außenrings 3 und eine Laufbahnzwischenfläche 32 des Innenrings 2. In den Lagerinnenraum 21 ist Fett 33 eingebracht, welches sich beim Betrieb des Radlagers 40 in einem Fettkreislauf bewegt.

Dieser Fettkreislauf wird durch hydrophobe Beschichtungen 10 gefördert. An den Wälzkörpern 43 bilden sich durch das Abstreifen von Fett und die Förderung zu den Wälzkörpern 43 bzw. zu den Laufbahnen 29, 30 an einem Fettabstreifring 34 Fettvorräte 28 aus, was einen Teil TFK des Fettkreislaufs bildet.

Mit den Fettvorräten 28 werden die Wälzkörper 43 erneut geschmiert. Das Fett 33 wird außerdem im Betrieb von den Wälzkörpern 43 abgeschleudert und entlang der Laufbahnzwischenflächen 31 , 32 in Fettförderrichtung FF wieder zu den Fettvorräten 28 zurückgefördert. Aufgrund der hydrophoben Eigenschaften, insbesondere der Laufbahnzwischenflächen 31 , 32, wird die Fettumwälzung beschleunigt, was für die Schmierung vorteilhaft ist.

Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Fangkammer 22 eines Dichtungsrings 6. Der Dichtungsring 6 umfasst neben der Fangkammer 22 zwei Dichtlippen 5. Die Dichtlippen 5 laufen an eine Gegenlauffläche 7 an, die mit der Radnabe 42 umläuft. Der Dichtungsring 6 ist am Außenring 3 befestigt und steht im Betrieb.

Die Fangkammer 22 ist in der Figur 3 noch nicht mit einer hydrophoben Schicht beschichtet, was dem Stand der Technik entspricht. Figur 4 zeigt den Ausschnitt A aus Figur 3 in vergrößerter Darstellung.

Die Fangkammer 22 ist mit einer hydrophoben Beschichtung 10 beschichtet. Da es sich bei der Fangkammer 22 um eine umlaufende Ringnut handelt, kann Wasser, das in die Fangkammer 22 eingedrungen ist, in der Ringnut nach unten laufen und dort aus dem in Figur 3 nur an der Unterseite des Dichtrings 6 gezeigten Ringspalt 4 wie- der austreten.

Die Beschichtung 10 mit niedriger Oberflächenenergie besitzt eine geringe Anziehungskraft zu aufliegenden Stoffen wie Wasser oder Schmutzpartikel. Wasser würde bei Eintritt tropfenförmig abperlen und als Nebeneffekt anhaftende Schmutzpartikel von der Oberfläche spülen. Figur 5 zeigt eine einen Querschnitt durch einen Dichtring 6, welcher zwei Dichtlippen 5 aufweist.

Die Dichtlippen 5 laufen an eine Gegenlauffläche 7 an, wobei die Dichtlippen 5 in der Realität nicht in die Gegenlauffläche 7 eindringen. Oberhalb der oberen Dichtlippe 5 Ist eine Fangkammer 22 ausgebildet, die in der Figur 5 unbeschichtet dargestellt ist. Die Fangkammer 22 hat wie auch in der Figur 3 gezeigt eine Verbindung zu einem Ringspalt 4, der eine Spaltdichtung darstellt.

Figur 6 zeigt in vergrößerter Darstellung die Fangkammer 22 aus der Figur 5, jedoch mit einer hydrophoben Beschichtung 10.

Die hydrophobe Beschichtung 10 erstreckt sich bis in den Ringspalt 4. Die Beschichtung mit niedriger Oberflächenenergie besitzt eine geringe Anziehungskraft zu aufliegenden Stoffen wie Wasser oder Schmutzpartikel.

Eingedrungenes Wasser würde tropfenförmig abperlen und als Nebeneffekt anhaften- de Schmutzpartikel von der Oberfläche spülen.

Figur 7 entspricht der Figur 5, wobei in beiden eine unbeschichtete Encoderfläche 8 dargestellt ist.

Figur 8 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Figur 7 mit einer Encoderfläche 8, die mit einer hydrophoben Beschichtung 10 beschichtet ist. Durch die Beschichtung 10 bleibt die Encoderfläche 8 sauber, so dass Fehler bei der Erfassung von Encoderwerten vermieden werden.

Figur 9 zeigt einen Querschnitt durch einen Dichtungsring 6, der auf einen Außenring 3 aufgesteckt ist.

Der Außenring 3 ist an einer Sitzfläche 24 für den Dichtungsring 6, die durch Wasser- berührung besonders korrosionsgefährdet ist, mit einer hydrophoben Beschichtung 10 beschichtet.

Diese hydrophobe Beschichtung schützt den Außenring 3 vor Korrosion, indem sie Wasser abweist, das den Außenring 3 korrodieren könnte.

Die Beschichtung 10 schützt außerdem davor, dass Wasser zwischen den Dichtring 6 und den Außenring 3 eindringt und dort Korrosion verursacht.

Figur 10 zeigt eine Gegenlauffläche 7 für einen Dichtring an der Radseite eines Radlagers, welche mit der nicht dargestellten Radnabe umläuft.

Die Gegenlauffläche 7 trägt an ihren Oberflächen, an denen die nicht dargestellten Dichtlippen anliegen, eine hydrophobe Beschichtung 10. Durch die Beschichtung 10 wird der Verschleiß der Dichtlippen vermindert. Figur 1 1 zeigt eine Gegenlauffläche 7 für einen Dichtring an der Getriebeseite eines Radlagers, welche mit der nicht dargestellten Radnabe umläuft.

Die Gegenlauffläche 7 trägt an ihren Oberflächen, an denen die nicht dargestellten Dichtlippen anliegen, eine hydrophobe Beschichtung 10. Durch die Beschichtung 10 wird der Verschleiß der Dichtlippen vermindert.

Bezugszeichenliste

1 Radlager

2 Innenring

3 Außenring

4 Ringspalt

5 Dichtlippe

6 Dichtungsring

7 Gegenlauffläche

8 Encoderfläche

10 Beschichtung

22 Fangkammer

21 Lagerinnenraum

24 Sitzfläche eines Außenrings für den Dichtungsring 25 Gegenlauffläche einer Dichtung

26 Dichtungsring

27 Fangkammer

28 Fettvorrat

29 Laufbahn des Innenrings

30 Laufbahn des Außenrings

31 Laufbahnzwischenfläche des Außenrings

32 Laufbahnzwischenfläche des Innenrings

33 Fett

40 Radlager

41 Innenringeiement eines geteilten Innenrings

42 Radnabe

43 Wälzkörper

44 Laufbahn der Radnabe FF Fettförderrichtung

TFK Teil des Fettkreislaufs