CN102859214A - 电绝缘轴承环、特别是用于滚动轴承的电绝缘轴承环 - Google Patents

电绝缘轴承环、特别是用于滚动轴承的电绝缘轴承环 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电绝缘的轴承环、特别是滚动轴承的电绝缘的轴承环，其包含一个基体（2）和一个固定在基体（2）上的电绝缘层（3）。本发明的任务在于提供一种电绝缘的轴承环、特别是滚动轴承的轴承环，其具有仅仅较小层厚度的电绝缘层，根据本发明该任务如此得以解决，电绝缘层（3）包含聚酰胺，电绝缘层（3）具有大约20微米至大约200微米的厚度，并且电绝缘层（3）借助于中间层（9）牢固设置在基体（2）上。

Description

电绝缘轴承环、特别是用于滚动轴承的电绝缘轴承环
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的电绝缘的轴承环、特别是用于滚动轴承的电绝缘的轴承环以及一种根据权利要求9的轴承、特别是滚动轴承。
背景技术
由实践已知，电流通过轴承可能导致轴承的损坏。因此对电绝缘的轴承、特别是电绝缘的轴承环存在需求。
由现有技术已知陶瓷层，其作为电绝缘层固定加设到金属的即导电的轴承环基体上。这样的陶瓷层是碰撞敏感的并且可能轻易地剥落。此外陶瓷层在薄壁的基体或在基体的尖棱边的部段上是不合适的。
由现有技术此外已知覆盖件、特别是注塑成型件例如由塑料构成的注塑成型件，其与基体无关地制造，被夹紧或压紧在基体上。为了确保可靠保持在基体上，注塑成型件具有肋条，其嵌入到基体表面上的配备的槽中，从而注塑成型件具有大约几个毫米的层厚度。这种覆盖件对于基体的散热产生不利的影响并且因此对于轴承整体上的散热产生不利的影响。此外污物或湿气可能进入到覆盖件和基体之间的间隙中。此外不利的是，在对轴承环进行结构设计时要考虑到这种层厚度。
JP 2003 120688AA（摘要）描述了一种由树脂制成的覆盖件。
DE 690 16 321T2描述一种具有基体和固定在基体上的由聚氨酯构成的电绝缘层，其具有大约0.5mm的层厚度，其中电绝缘层被一个金属板覆盖，该金属板在机械上保护和稳定绝缘层。
US 6,513,986B2描述一个具有基体的轴承环，在该基体上加设电绝缘层，其中电绝缘层由以硫化聚苯醚为基的树脂和聚氨酯-酰亚胺以及非有机的的添加物构成。电绝缘层如同覆盖件经由突出的肋条固定在基体上的配备的槽中，从而电绝缘层必须具有大约1mm或更大的范围内的层厚度。
US 5,975,764A描述一个由合成橡胶或合成树脂构成的电绝缘覆盖件。该覆盖件具有突出的肋条，其嵌入到轴承环的基体上配备的槽中，从而覆盖件具有大约1mm或更大的层厚。
US 5,375,933A描述一个由硫化聚苯醚树脂构成的电绝缘覆盖件，其具有玻璃纤维用作加强。该覆盖件必须具有大约1mm或更大的厚度。
JP 2007 315585AA（摘要）描述一种轴承环，在其基体上在两个环绕的槽中分别容纳一个由聚酰胺9T树脂制成的带，以便构成轴承环相对于轴承环容纳部的机械预紧。彼此在空间上分离的带不促成轴承环的电绝缘。
JP 1 1030239AA（摘要）描述一种具有电绝缘覆盖件的轴承环，该覆盖件与密封件一体地构造，其中电绝缘覆盖件由合成树脂、热塑性的弹性体或合成橡胶制造。
JP 10184699AA（摘要）描述一种轴承环，在其基体上贴靠电绝缘的覆盖件，其由热塑性的弹性体构成。这种覆盖件具有高的层厚度。
JP 10306828AA（摘要）描述了一种轴承环，在其基体上注塑由聚酰胺树脂与纤维添加物构成的电绝缘覆盖件。这种层具有电绝缘层的高的层厚度。
JP 2002 168253AA（摘要）描述一种电绝缘的轴承环，在其基体上设置由树脂特别是硫化聚苯醚和聚氨酯-酰亚胺树脂以及绝缘的有机混合物构成的覆盖件。
发明内容
因此，本发明的任务在于提供一种电绝缘的轴承环特别是滚动轴承的轴承环，其具有仅仅较小层厚度的电绝缘层。
根据本发明，该任务如此得以解决，即电绝缘层具有聚酰胺作为塑料成分、特别是作为唯一的塑料成分，使得电绝缘层具有大约20微米至大约200微米的厚度，并且电绝缘层借助于中间层牢固设置在基体上。
业已证明，尽管仅仅为大约20微米至大约200微米的层厚度，仍然获得高的随着时间稳定的电阻，其在干燥的条件下为大约50兆欧。在由聚酰胺构成的绝缘层、特别是聚酰胺作为绝缘层的唯一的塑料成分构成的绝缘层与基体之间设置的促成相互附着的中间层确保了电绝缘层在基体上的持久的连接。
设有电绝缘层的基体的尺寸在下面的情况下对应于标准轴承：基体具有稍小的尺寸和具有仅仅小的、等于所述大约20微米至大约200微米的层厚度的尺寸缩小。
在温度提高至大约120℃时在机械压力负载下电绝缘层的相对厚度变化在持续实验中大于大约2%，这然而基于小于大约200微米的较小层厚度是足够的。
特别是具有大约30至大约500mm的直径的电绝缘的轴承环可以设有这样的电绝缘层。
优选规定，电绝缘层仅仅由一种聚酰胺或由多种聚酰胺的混合物构成。电绝缘层的塑料成分可以仅仅由一种聚酰胺（例如聚酰胺-11或聚酰胺-12）构成。替代地，电绝缘层的塑料成分由各种不同的聚酰胺构成的混合物构成，例如由聚酰胺-11和聚酰胺-12组成的混合物构成。电绝缘层可以包含单种聚酰胺或混合物形式的聚酰胺以及不包含塑料的无机添加物，其可以小于电绝缘层的重量百分比50。
优选规定，聚酰胺是聚酰胺-11或聚酰胺-12。聚酰胺-11或聚酰胺-12或聚酰胺-11与聚酰胺-12的混合物相对于其它的聚酰胺如聚酰胺-6、聚酰胺-66或聚酰胺-46具有显著较小的接纳湿气的能力，从而电绝缘特性改善了。特殊的聚酰胺的规定在此对应于ISO-Norm ISO1043。
优选规定，电绝缘层的厚度为大约100微米。在明显较高的厚度时，在电绝缘层的内部、特别是在基体的棱边上出现机械应力。在明显较小的厚度时需要麻烦地建立完全的和持久的沿着整个外部的侧面或端面延伸的电绝缘。
优选规定，中间层通过基体的粗糙化的表面构成，其中聚酰胺填满由于粗糙化引起的边界面裂纹。基体的粗糙化表面可以例如借助于机械的喷射方法制造，从而产生边界面裂纹如不平度和槽，施加到基体的粗糙化的表面上的聚酰胺渗入到所述边界面裂纹中，以便在电绝缘层和基体之间构成机械的抓紧。机械的喷射方法可以例如是喷砂，其中大约3微米的平均粗糙度RA对于电绝缘层在基体、例如由滚动轴承钢构成的基体上的可靠结合是足够的。
替代地或附加于通过基体粗糙化表面构成的中间层，优选规定，中间层通过无机材料层特别是通过磷酸锌层构成。磷酸锌层在此具有大约3微米的层厚度并且例如可以轻易地通过湿化学方式产生。
优选规定，电绝缘层设计成通过退火硬化的、利用磨削过程后续处理的喷射涂层。电绝缘的轴承环可以通过下述方式简单地制造：提供基体；在基体上加设中间层；或者通过加设无机材料层或者通过使得基体的表面粗糙化在外部的侧面和/或两个端面的区域内涂覆由聚酰胺、特别是聚酰胺-11或聚酰胺-12或由聚酰胺-11与聚酰胺-12组成的混合物形成的喷射乳胶剂；并且接下来在大约200℃的温度时进行退火；接着最后将通过退火硬化的喷射涂层磨削或车削到规定尺寸。
优选规定，电绝缘层除了聚酰胺之外包含玻璃纤维，其中玻璃纤维机械稳定电绝缘层并且有助于电绝缘。
本发明的其它优点和特征由从属权利要求以及由实施例说明得出。
附图说明
本发明接下来借助于附图详细描述和阐述。附图如下：
图1示出本发明的轴承环的第一实施例的部分剖开的透视图；
图2示出本发明的轴承环的第一实施例的放大的局部视图的剖开的示意图；并且
图3示出本发明的轴承环的第二实施例的放大的局部视图的剖开的示意图。
具体实施方式
图1示出轴承、即滚动轴承、特别是滚珠轴承的轴承环1，其中轴承环1的体具有由导电材料即滚动轴承钢构成的基体2和在基体2上固定的电绝缘层3。电绝缘层3具有大约100微米的层厚度和因此显著薄于轴承环1的基体2的壁厚度。电绝缘层3在图1的视图中作为切割的基体2的外轮廓的加厚部示出并且电绝缘层的层厚度夸大地示出。
电绝缘层3作为连贯的、具有近乎恒定的层厚度的涂层沿着轴承环1的侧面4以及两个端面5、6延伸。电绝缘层3同样以基本上相同的大约100微米的层厚度覆盖在外部的侧面4和端面5、6之间的棱边7以及端面5、6的斜切面8。
电绝缘层3作为由聚酰胺即由聚酰胺-11构成的喷射涂层涂覆，而后通过退火进行硬化并且最后利用磨削过程进行后续处理、特别是磨削到规定尺寸。在涂覆电绝缘层3之前将棱边7倒圆。电绝缘层3因此完全由硬化的聚酰胺-11构成。
图2示出基体2相对于图1中示出的实施例的电绝缘层3的边界面的局部视图。可以看出，电绝缘层3通过中间层9固定加设在基体2上，其中中间层9通过基体2的表面的粗糙化构成有大约为3微米的平均粗糙度RA，其中边界面裂纹10如槽和不平度产生在之前的基体2的平面的表面上，并且电绝缘层3的聚酰胺渗入到由于粗糙化引起的边界面裂纹10中。
附图未示出玻璃纤维作为电绝缘层3的材料的其它组成部分。
图3示出另外一个电绝缘层1′的类似于图2的视图，其中在基体2′和由聚酰胺混合物即聚酰胺-11和聚酰胺-12构成的混合物构成的电绝缘层3′之间设置中间层9′。中间层9′通过无机材料层11即通过大约3微米的磷酸锌层（zinc phosphate layer）构成，其中磷酸锌层通过湿化学方法沉积在基体2′的基本上光滑的表面上。
在之前描述的实施例中，电绝缘层3、3′这样包含聚酰胺，使得电绝缘层3完全由聚酰胺-11构成或电绝缘层3′完全由聚酰胺-11和聚酰胺-12所组成的混合物构成。应当认为电绝缘层也可以这样包含聚酰胺，使得聚酰胺可以与另外一种塑料例如PEEK或PPS混合地构成电绝缘层。此外应当认为，电绝缘层除了聚酰胺或除了一种聚酰胺与另外一种聚酰胺构成的混合物或除了聚酰胺与另外一种塑料构成的混合物之外还可以具有添加物，例如陶瓷添加物或玻璃纤维。
附图标记清单
1轴承环
2、2′基体
3、3′电绝缘层
4外部的侧面
5、6端面
7棱边
8斜切面
9、9′中间层
10边界面裂纹
11层

Claims (9)

1.一种电绝缘的轴承环、特别是滚动轴承的电绝缘的轴承环，轴承环包含一个基体（2）和一个固定在基体（2）上的电绝缘层（3），其特征在于，电绝缘层（3）包含聚酰胺，电绝缘层（3）具有大约20微米至大约200微米的厚度，并且电绝缘层（3）借助于中间层（9）牢固设置在基体（2）上。
2.如权利要求1所述的电绝缘的轴承环，其特征在于，电绝缘层（3）的厚度为大约100微米。
3.如权利要求1或2所述的电绝缘的轴承环，其特征在于，中间层（9）通过基体（2）的粗糙化表面构成，聚酰胺填满由于粗糙化引起的边界面裂纹（10）。
4.如上述权利要求1至3之一项所述的电绝缘的轴承环，其特征在于，中间层（9′）通过无机材料层（11）、特别是通过磷酸锌层构成。
5.如上述权利要求1至4之一项所述的电绝缘的轴承环，其特征在于，电绝缘层（3、3′）设计成通过退火硬化的利用磨削过程后续处理的喷射涂层。
6.如上述权利要求1至5之一项所述的电绝缘的轴承环，其特征在于，电绝缘层（3、3′）仅仅由一种聚酰胺构成或由多种聚酰胺的混合物构成。
7.如上述权利要求1至6之一项所述的电绝缘的轴承环，其特征在于，聚酰胺是聚酰胺-11或聚酰胺-12。
8.如上述权利要求1至7之一项所述的电绝缘的轴承环，其特征在于，电绝缘层除了聚酰胺之外包含玻璃纤维。
9.一种轴承、特别是滚动轴承，其包含如上述权利要求1至8之一项所述的电绝缘的轴承环（1、1′）。
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