DE102005046799A1

DE102005046799A1 - Gleitscheibe für eine Freilaufkupplung

Info

Publication number: DE102005046799A1
Application number: DE200510046799
Authority: DE
Inventors: Frank Dipl.-Ing. Straub; Thomas Dipl.-Ing. Müller
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-04-05

Abstract

Eine Gleitscheibe (8) zur Anordnung zwischen einem Innenring und einem Außenring einer Klemmkörper-Freilaufkupplung (1) weist eine Nickel-Phosphor-Beschichtung (14) als Verschleißschutzschicht auf.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Gleitscheibe, welche zur Anordnung zwischen einem Innenring und einem Außenring einer Klemmkörper-Freilaufkupplung vorgesehen ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Gleitscheibe.

Hintergrund der Erfindung

Eine Gleitscheibe der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 299 04 524 U1 bekannt. Diese auch als Flansch bezeichnete Gleitscheibe ist aus einer Kupferlegierung hergestellt. Da der Ausdehnungskoeffizient der Kupferlegierung größer ist als der von Stahl, aus dem die Ringe der Freilaufkupplung gefertigt sind, ist eine ausreichende Schmierung und damit Kühlung der Gleitscheibe von besonderer Wichtigkeit. Zu diesem Zweck weist die Gleitscheibe mehrere Löcher auf, die zu einer verbesserten Zirkulation des Schmiermittels beitragen sollen.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleitscheibe für eine Freilaufkupplung, die unter wechselnden Bedingungen, insbesondere schwankenden Temperaturen, betrieben wird, zu verbessern.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Gleitscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Verfahren genannte Merkmale und Vorteile gelten sinngemäß auch für die Vorrichtung und umgekehrt. Die Gleitscheibe ermöglicht in an sich bekannter Weise eine Radiallagerung zwischen einem Innenring und einem Außenring einer Klemmkörper-Freilaufkupplung. Als Klemmkörper werden in diesem Zusammenhang sowohl nicht rotierende, insbesondere taillierte Klemmkörper als auch rotierende Klemmkörper, d. h. Klemmrollen, verstanden. Erfindungsgemäß ist die Gleitscheibe mit einer Beschichtung aus einem Nickel-Phosphor-Werkstoff beschichtet. Besonderer Vorteil dieser Beschichtung sind deren gute Verschleißeigenschaften. Vorzugsweise wird die Nickel-Phosphor-Beschichtung außenstromlos auf den Grundwerkstoff der Gleitscheibe aufgebracht. Dadurch ist eine gleichmäßige Dicke der Beschichtung sichergestellt.

Die außenstromlose Abscheidung des Nickel-Phosphor-Überzugs wird auch als autokatalytische Beschichtung bezeichnet. Die Nickel-Phosphor-Schicht ist durch katalytische Reduktion von Nickel-Ionen in einer heißen, vorzugsweise schwach sauren Lösung bei atmosphärischem Druck unter Anwendung von Hypophosphit als Reduktionsmittel erzeugbar. Die auf der Gleitscheibe abgeschiedene Nickellegierung ist ein Katalysator für die Reaktion, sodass der Prozess selbstständig abläuft.

Der Phosphormassenanteil der Nickel-Phosphor-Beschichtung beträgt maximal 14%, vorzugsweise mindestens 2% und höchstens 8%. Bei einem Phosphor massenanteil von mehr als 8% verbessert sich auf Kosten der Verschleißbeständigkeit das Korrosionsschutzverhalten der Beschichtung. Mit dem bevorzugten Phosphormassenanteil von 2%–8% ist eine Abscheidehärte von mindestens 600 HV erreichbar. Diese Härte kann durch eine Wärmebehandlung, die vorzugsweise bei mindestens 300°C durchgeführt wird, bis auf 900 HV erhöht werden.

Eine sehr gute Verschleißbeständigkeit der Nickel-Phosphor-Beschichtung ist mit einer Schichtdicke von mindestens 10 μm gegeben. Als Grundwerkstoff der Gleitscheibe wird bevorzugt Stahl verwendet. Damit hat die Gleitscheibe das gleiche oder zumindest ein sehr ähnliches Ausdehnungsverhalten wie der Innenring und der Außenring der Klemmkörper-Freilaufkupplung. In besonders rationeller Weise ist der unbeschichtete Grundkörper der Gleitscheibe spanlos herstellbar. Die Geometrie der Gleitscheibe ist einfach gestaltet, wobei sich an einen ringförmigen, radial verlaufenden Abschnitt vorzugsweise sowohl an der am Innenring anliegenden Seite als auch an der am Außenring anliegenden Seite axial verlaufende Abschnitte anschließen.

Eine mögliche Ausführungsform der Gleitscheibe weist einen Nickel-Zwischenüberzug zwischen dem Grundwerkstoff und der Nickel-Phosphor-Beschichtung auf. Dieser vorzugsweise galvanisch aufgebrachte Zwischenüberzug vermindert die Gefahr einer Verunreinigung der Prozesslösung mit Elementen, die eine Verringerung der Abscheidungsgeschwindigkeit bewirken könnten. Ferner verhindert der Nickel-Zwischenüberzug die Diffusion von Verunreinigungen aus dem Grundwerkstoff in die autokatalytische Nickel-Phosphor-Beschichtung. Zudem verbessert der Nickel-Zwischenüberzug die Haftfestigkeit der Nickel-Phosphor-Beschichtung.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung weißt die Beschichtung der Gleitscheibe auch einen organischen Bestandteil, vorzugsweise PTFE (Polytetrafluorethylen) auf. Dabei ist PTFE in eine Nickel-Phosphor-Matrix eingelagert und wirkt als Schmierstoff. Beim Betrieb der Freilaufkupplung werden in gewünschter Weise geringe Mengen des PTFE von der Gleitscheibe auf den Innenring bzw. auf den Außenring übertragen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 in einer Explosionsdarstellung eine Klemmkörper-Freilaufkupplung,
2-4 in verschiedenen Ansichten eine Gleitscheibe der Klemmkörper-Freilaufkupplung nach 1.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In 1 sind wesentliche Funktionselemente einer Klemmkörper-Freilaufkupplung 1 mit Ausnahme eines Innenrings sowie eines Außenrings sichtbar. Eine Mehrzahl an Klemmkörpern 2 sind im ringförmigen Spaltraum zwischen dem Außenring und dem Innenring bzw. einer Welle angeordnet. Der Führung der Klemmkörper 2 dient ein aus Kunststoff gefertigter Käfig 3 mit Aussparungen 4 für jeweils einen Klemmkörper 2. Radial innerhalb des Käfigs 3 befindet sich ein gegen diesen vorgespanntes Federband 5 mit Federzungen 6, welche die einzelnen Klemmkörper 2 anfedern. Dabei wird jeder Klemmkörper 2 mit einer Kraft in Richtung zu dessen Klemmposition beaufschlagt.
Auf umlaufende Borde 7 des Käfigs 3 ist jeweils eine Gleitscheibe 8 aufschnappbar. Die Gleitscheibe 8 dient der Herstellung einer Gleitlagerung zwischen dem Innenring und dem Außenring der Klemmkörper-Freilaufkupplung 1 und ist als spanlos geformtes Blechteil ausgebildet. Wie aus den 2-4 näher ersichtlich, weist die Gleitscheibe 8, deren Grundwerkstoff Stahl ist, einen radial verlaufenden Abschnitt 9 sowie an diesen anschließende, axial verlaufende Abschnitte 10, 11 auf. Insgesamt hat die Gleitscheibe 8 damit die Form eines zu einem Kreis gebogenen U-Profils. Der äußere, den Außenring kontaktierende axiale Abschnitt 11 weist auf dessen Innenseite mehrere Körnerspitzen 12 auf, die der Halterung der Gleitscheibe 8 auf dem Käfig 3 dienen.
Der Grundwerkstoff der Gleitscheibe 8 ist mit einem Nickel-Zwischenüberzug 13 und weiter mit einer besonders verschleißfesten Nickel-Phosphor-Beschichtung 14 überzogen. Im Gegensatz zum galvanisch abgeschiedenen Nickel-Zwischenüberzug 13 ist die Nickel-Phosphor-Beschichtung 14 außenstromlos, autokatalytisch abgeschieden. Der Nickel-Zwischenüberzug 13, welcher dünner als die Nickel-Phosphor-Beschichtung 14 ist, kann in einer vereinfachten Ausführungsform auch entfallen. Die Nickel-Phosphor-Beschichtung 14 weist eine Schichtdicke von mindestens 10 μm und einen Härte von 600 HV auf. Durch Tempern, beispielsweise bei 320°C über eine Dauer von mindestens einer Stunde, ist bei Bedarf eine Härte der eine Verschleißschutzschicht bildenden Nickel-Phosphor-Legierung 14 von 900 HV erreichbar.

1: Klemmkörper-Freilaufkupplung
2: Klemmkörper
3: Käfig
4: Aussparung
5: Federband
6: Federzunge
7: Bord
8: Gleitscheibe
9: radialer Abschnitt
10: axialer Abschnitt
11: axialer Abschnitt
12: Körnerspitze
13: Nickel-Zwischenüberzug
14: Nickel-Phosphor-Beschichtung

Claims

Gleitscheibe (8) zur Anordnung zwischen einem Innenring und einem Außenring einer Klemmkörper-Freilaufkupplung (1), gekennzeichnet durch eine Nickel-Phosphor-Beschichtung (14).
Gleitscheibe (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen radial verlaufenden Abschnitt (9) sowie an dessen inneren Rand und äußeren Rand anschließende axiale Abschnitte (10, 11) aufweist.
Gleitscheibe (8) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass deren Nickel-Phosphor-Beschichtung (14) einen Phosphormassenanteil von mindestens 2% aufweist.
Gleitscheibe (8) nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass deren Nickel-Phosphor-Beschichtung (14) einen Phosphormassenanteil von höchstens 8% aufweist.
Gleitscheibe (8) nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass deren Grundwerkstoff Stahl ist.
Gleitscheibe (8) nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nickel-Phosphor-Beschichtung (14) eine Mindestschichtdicke von 10 μm aufweist.
Gleitscheibe (8) nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte der Nickel-Phosphor-Beschichtung (14) mindestens 600 HV beträgt.
Gleitscheibe (8) nach einem der Ansprüche 1–7, gekennzeichnet durch einen Nickel-Zwischenüberzug (13) zwischen dem Grundwerkstoff und der Nickel-Phosphor-Beschichtung (14).
Gleitscheibe (8) nach einem der Ansprüche 1–8, gekennzeichnet durch einen organischen Beschichtungsbestandteil.
Gleitscheibe (8) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als organischer Beschichtungsbestandteil Polytetrafluorethylen vorgesehen ist.
Verfahren zur Herstellung einer eine Gleitlagerung zwischen einem Innenring und einem Außenring einer Klemmkörper-Freilaufkupplung (1) bildenden Gleitscheibe (8), dadurch gekennzeichnet, dass eine Nickel-Phosphor-Beschichtung (14) auf den Grundwerkstoff der Gleitscheibe (8) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Nickel-Phosphor-Beschichtung (14) außenstromlos abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor Aufbringung der Nickel-Phosphor-Beschichtung (14) ein Nickel-Zwischenüberzug (13) galvanisch abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11–13, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete Gleitscheibe (8) einer Wärmebehandlung bei mindestens 300°C unterzogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11–14, dadurch gekennzeichnet, dass die zu beschichtende Gleitscheibe (8) durch spanlose Verformung hergestellt wird.