DE102011075497A1

DE102011075497A1 - Verfahren zur Verbesserung des Korrosionsschutzes bei Wälzlagern und nach diesem Verfahren hergestelltes Wälzlager

Info

Publication number: DE102011075497A1
Application number: DE102011075497A
Authority: DE
Inventors: Matthias Fick; Heinz Schäfers
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-05-09
Filing date: 2011-05-09
Publication date: 2012-11-15
Also published as: WO2012152453A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung des Korrosionsschutzes bei in einem aggressiven Medium eingesetzten Wälzlagern (2), welche wenigstens einen Lagerring (8) mit einer Laufbahn (16) für die Wälzkörper (12) und mit wenigstens einem daran angrenzenden Flächenabschnitt (18, 20) zur Aufnahme einer Dichtringanordnung (14) aufweisen. Um ein Unterrosten dieser Flächenabschnitte zu verhindern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest die jeweiligen Flächenabschnitte (18, 20) zur Aufnahme einer Dichtringanordnung (14) unter Ausnehmung der Laufbahn (16) mit einer gegen das aggressive Medium beständigen Sonderbeschichtung (22, 24) versehen werden, wobei diese Sonderbeschichtung gegebenenfalls auf eine die Laufbahn (16) einschließende Erstbeschichtung aufgetragen wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren zur Verbesserung des Korrosionsschutzes bei in einem aggressiven Medium eingesetzten Wälzlagern, welche wenigstens einen Lagerring mit einer Laufbahn für die Wälzkörper und mit wenigstens einem daran angrenzenden Flächenabschnitt zur Aufnahme einer Dichtringanordnung aufweisen, sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes Wälzlager.
Hintergrund der Erfindung
Es ist allgemein bekannt, Lagerringe für in einem aggressiven Medium eingesetzte Wälzlager mit einer Korrosionsschutzschicht zu versehen.
In der G 91 16 756 U1 ist unter anderem ein Verfahren beschrieben, bei dem auf ein Bauteil aus Stahl, insbesondere ein Wälzlagerbauteil, eine Korrosionsschutzschicht galvanisch aufgebracht wird, die so dünn ist, dass die Maßgenauigkeit des Bauteils im Bereich der Laufbahn nicht negativ beeinflusst wird, andererseits jedoch eine Beanspruchung durch Wälzkörperüberrollung ohne negative Folgen für dessen Gebrauchsdauer bleibt.
In der DE 10 2009 023 818 A1 ist ein weiteres Verfahren beschrieben, bei dem eine beispielsweise um den gesamten Lagerring eines Wälzlagers geschlossene Beschichtung durch ein chemisches Abscheideverfahren oder durch Eintauchen in ein Nickelbad stromlos aufgebracht wird. Auch hierbei ist die Schichtdicke so gewählt, dass einerseits der Angriff schädigender Substanzen auf den Stahlwerkstoff verringert wird, andererseits aber die Bauteile weitest Stahlwerkstoff verringert wird, andererseits aber die Bauteile weitestgehend maßhaltig bleiben.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass die bekannten Verfahren, bei denen die Ausbildung der Korrosionsschutzschicht im wesentlichen auf die Belange der Wälzkörperlaufbahn abgestellt wird, insbesondere für in stark aggressiven strömenden Medien eingesetzte Wälzlager nicht zufriedenstellend ist. Aufgrund aggressiver Dämpfe und Kondensate wird insbesondere der Sitz der Dichtringanordnung unterrostet, was zu einem vorzeitigen Ausfall des Wälzlagers führen kann.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Verbesserung des Korrosionsschutzes für ein in einem aggressiven Medium eingesetztes Wälzlager sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes Wälzlager vorzuschlagen.
Beschreibung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine Anpassung der Beschichtung in unterschiedlichen Bereichen eines Wälzlagerringes an die unterschiedlichen Betriebsbelastungen ein optimaler Schutz bei gleichzeitig optimaler Funktion erreichbar sein wird.
Die Erfindung geht daher aus von einem Verfahren zur Verbesserung des Korrosionsschutzes bei in einem aggressiven Medium eingesetzten Wälzlagern, welche wenigstens einen Lagerring mit einer Laufbahn für die Wälzkörper und wenigstens einen daran angrenzenden Flächenabschnitt zur Aufnahme einer Dichtringanordnung aufweisen. Es sei an dieser Stelle bemerkt, dass derartige Wälzlager im Allgemeinen an beiden axialen Seiten abgedichtet sind. Erfindungsgemäß ist dann vorgesehen, dass zumindest die jeweiligen Flächenabschnitte zur Aufnahme der Dichtringanordnung unter Ausnehmung der Laufbahn mit einer gegen das aggressive Medium beständigen Sonderbeschichtung versehen werden.
Auf diese Weise kann eine Unterrostung der Sitze der Dichtringanordnung, die zu einem vorzeitigen Ausfall des Lagers führen kann, vermieden werden, wobei gleichzeitig die Maßhaltigkeit der Laufbahn nicht nachteilig verändert und Korrosionsschutzmaterial eingespart wird.
Aus der DE 196 48 577 A1 ist es zwar bereits bekannt, ein schon mit Dichtungen versehenes Wälzlager partiell mit einer dünnen Schutzschicht zu versehen. Dabei ist jedoch einerseits die Laufbahn nicht ausdrücklich ausgeschlossen, andererseits ist der vor allem gefährdete Flächenabschnitt zur Aufnahme einer Dichtringanordnung für die Aufbringung einer Beschichtung nicht mehr zugänglich, so dass damit die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe nicht gelöst werden kann.
Das vorgeschlagene Verfahren macht es möglich, insbesondere die gefährdeten Flächenabschnitte zur Aufnahme der Dichtringanordnung wirksam gegen Unterrostung zu schützen, ohne zugleich die Maßhaltigkeit der Laufbahn für die Wälzkörper zu verändern.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass zusätzlich zu dem jeweiligen Flächenabschnitt zur Aufnahme der Dichtringanordnung weitere dem aggressiven Medium ausgesetzte Funktionsflächen mit einer Sonderbeschichtung versehen werden, um auch bei diesen Funktionsflächen den Korrosionsschutz zu verbessern. Dabei kann es sich etwa um Flächen handeln, die von einem Strom eines aggressiven Mediums beaufschlagt werden. Als Beispiel dafür sei ein Wälzlager zum Lagern einer Drosselklappe im Abgasstrom eines Verbrennungsmotors genannt, bei dem die Stirnflächen wenigstens eines Lagerbauteils, etwa einer Nadelhülse, ebenfalls beschichtet sind.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass als Sonderbeschichtung eine elektrolytische Beschichtung verwendet wird. Gemäß anderen Ausgestaltungen der Erfindung wird als Sonderbeschichtung eine chemische Beschichtung oder eine Platierung verwendet. Gemäß einer noch anderen Ausgestaltung der Erfindung wird als Sonderbeschichtung ein Lack genutzt.
Um in jedem Fall auch die Laufbahn weitestgehend gegen Korrosion zu schützen, ist gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Sonderbeschichtung nach dem Auftrag einer die Laufbahn einschließenden Erstbeschichtung aufgebracht wird. Diese Erstbeschichtung dient insbesondere als Korrosionsschutzschicht für die Laufbahn, während sie für die Sonderbeschichtung dann als Unterlage dient. Die Erstbeschichtung ist dabei bevorzugt dünner als die benachbarte Sonderbeschichtung.
Ein nach dem beschriebenen Verfahren hergestelltes Wälzlager zur Verwendung in einem aggressiven Medium, umfassend wenigstens einen Lagerring mit einer Laufbahn für die Wälzkörper und mit wenigstens einem daran angrenzenden Flächenabschnitt zur Aufnahme einer Dichtringanordnung, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der jeweilige Flächenabschnitt zur Aufnahme der Dichtringanordnung des jeweiligen Lagerringes mit einer gegen das aggressive Medium beständigen Sonderbeschichtung versehen ist. Damit wird insbesondere ein Unterrosten des Sitzes der Dichtringanordnung sicher verhindert.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind zusätzlich weitere dem aggressiven Medium ausgesetzte Funktionsflächen des jeweiligen Lagerringes mit einer Sonderbeschichtung versehen, wie bereits beispielhaft anhand der Stirnseiten einer Nadelhülse ausgeführt wurde.
Insbesondere bei einem Wälzlager zur Verwendung in einem Strom eines aggressiven Mediums, wie beispielsweise dem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors, sind gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung jeweils von dem aggressiven Medium beaufschlagte Flächen des Lagerringes mit einer Sonderbeschichtung versehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend in zwei bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 schematisch einen Längsschnitt durch ein Nadellager mit einer Nadelhülse und einem an einem axialen Ende angeordneten Dichtring;
2 eine Ansicht etwa gemäß der 1, jedoch mit einer anderen Ausgestaltung des Dichtringes.;
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Das in 1 dargestellte Nadellager 2 dient beispielsweise zur Drehlagerung einer Welle 4 in einem Bauteil 6.
Das Nadellager 2 umfasst eine Nadelhülse 8, einen darin angeordneten, aus einem Käfig 10 und den darin geführten Nadeln 12 gebildeten Nadelkranz sowie eine Dichtringanordnung zum Abdichten des Lagerinneren gegen die äußere Umgebung, von denen hier nur ein Dichtring 14 gezeigt ist.
Die an die Laufbahn 16 für die Nadeln 12 angrenzenden Flächenabschnitte 18 und 20 dienen der Aufnahme je eines Dichtringes 14 und sind mit einer gegen aggressive Medien beständigen Sonderbeschichtung 22 bzw. 24 versehen, die ein Unterrosten der genannten Flächenabschnitte 18, 20 unter Wirkung des aggressiven Mediums, dem das Nadellager 2 ausgesetzt ist, verhindert.
Für den Fall, dass das Nadellager 2 einem etwa in Richtung des Pfeils 26 strömenden aggressiven Medium ausgesetzt ist, kann auch die dieser Strömung ausgesetzte Stirnfläche 28 der Nadelhülse 8 mit einer Sonderbeschichtung 30 versehen sein, wie der 1 entnehmbar ist.
2 zeigt ein Nadellager 32 mit einer Nadelhülse 34 und einem darin angeordneten, aus einem Käfig 36 und den darin gehaltenen Nadeln 38 gebildeten Nadelkranz. Auf die jeweils mit einem Axialflansch 40 bzw. 42 ausgestatteten axialen Enden der Nadelhülse 34 werden als Dichtringanordnung Dichtringe aufgeclipst, von denen in 2 nur ein Dichtring 44 dargestellt ist.
Die an die eigentliche Laufbahn 46 für die Nadeln 38 angrenzenden Flächenabschnitte 48 bzw. 50 für die Aufnahme der Dichtringe 44 sind mit einer Sonderbeschichtung 52 bzw. 54 versehen, die diese Flächenabschnitte gegen ein Unterrosten oder dergleichen schützen.
Bezugszeichenliste

2: Nadellager
4: Welle
6: Bauteil
8: Nadelhülse
10: Käfig
12: Nadeln
14: Dichtring
16: Laufbahn
18: Flächenabschnitt
20: Flächenabschnitt
22: Sonderbeschichtung
24: Sonderbeschichtung
26: Pfeil, Strömungsrichtung
28: Stirnfläche
30: Sonderbeschichtung
32: Nadellager
34: Nadelhülse
36: Käfig
38: Nadeln
40: Axialflansch
42: Axialflansch
44: Dichtring
46: Laufbahn
48: Flächenabschnitt
50: Flächenabschnitt
52: Sonderbeschichtung
54: Sonderbeschichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 9116756 U1 [0003]
DE 102009023818 A1 [0004]
DE 19648577 A1 [0010]

Claims

Verfahren zur Verbesserung des Korrosionsschutzes bei in einem aggressiven Medium eingesetzten Wälzlagern (2), welche wenigstens einen Lagerring (8) mit einer Laufbahn (16) für die Wälzkörper (12) und mit wenigstens einem daran angrenzenden Flächenabschnitt (18, 20) zur Aufnahme einer Dichtringanordnung (14) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die jeweiligen Flächenabschnitte (18, 20) zur Aufnahme einer Dichtringanordnung (14) unter Ausnehmung der Laufbahn (16) mit einer gegen das aggressive Medium beständigen Sonderbeschichtung (22, 24) versehen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich weitere, dem aggressiven Medium ausgesetzte Funktionsflächen (28) des Wälzlagers (2) mit einer Sonderbeschichtung (30) versehen werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Sonderbeschichtung (22, 24, 30) eine elektrolytische Beschichtung verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Sonderbeschichtung (22, 24, 30) eine chemische Beschichtung verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Sonderbeschichtung (22, 24, 30) eine Platierung verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Sonderbeschichtung (22, 24, 30) ein Lack verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonderbeschichtung (22, 24, 30) nach dem Auftrag einer die Laufbahn einschließenden Erstbeschichtung aufgebracht wird.
Wälzlager zur Verwendung in einem aggressiven Medium, umfassend wenigstens einen Lagerring mit einer Laufbahn für die Wälzkörper und mit wenigstens einem daran angrenzenden Flächenabschnitt zur Aufnahme einer Dichtringanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Flächenabschnitt (18, 20) zur Aufnahme der Dichtringanordnung (14) bei Ausnehmung der Laufbahn (16) des jeweiligen Lagerrings mit einer gegen das aggressive Medium beständigen Sonderbeschichtung (22, 24) versehen ist.
Wälzlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich weitere, dem aggressiven Medium ausgesetzte Funktionsflächen (28) des jeweiligen Lagerrings mit einer Sonderbeschichtung (30) versehen sind.
Wälzlager nach Anspruch 9, zur Verwendung in einem Strom eines aggressiven Mediums, dadurch gekennzeichnet, dass von dem aggressiven Medium beaufschlagte Stirnflächen (28) des Lagerrings mit einer Sonderbeschichtung (30) versehen sind.