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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beschichtungsverfahren eines Bauteils eines Wälzlagers.
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Ferner betrifft die Erfindung ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtetes Bauteil eines Wälzlagers.
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Hintergrund der Erfindung
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In der Beschichtungstechnik sind prinzipiell Beschichtungsverfahren bekannt, welche spangebend, hergestellte und massive Teile durch harte, spröde und nicht elastische Beschichtungsmaterialien vor einem Stromdurchgang schützen. Bei diesen Verfahren wird beispielsweise eine Oxydkeramikschicht auf das zu isolierende Bauteil gebracht. Mit derartigen Beschichtungen können aber keine verformbaren dünnwandigen Bauteile beschichtet werden, da die Beschichtung bei einem Einbau des Bauteils oder spätestens nach kurzer Betriebsdauer abplatzen würde.
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Aktuell wurde in der Beschichtungstechnik eine neue Technologie unter dem Markennamen AquenceTM, bisher unter dem Namen Autophoretic® Coating Chemical vertrieben, kurz gesagt ACC®, eingeführt. ACC® ist eine chemische Beschichtung, die in einem Prozess zum Einsatz kommt, bei der eine organische Polymeremulsion selbstabscheidend eine Schicht auf gereinigten Metalloberflächen erzeugt und für verformbare dünnwandige Bauteile geeignet ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches, zuverlässiges und rentables Beschichtungsverfahren eines Bauteils eines Wälzlagers anzugeben, mittels dem ein beschädigungsfreier Einbau sowie Betrieb des Bauteils gewährleistet und das Bauteil zudem noch nachbearbeitbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch Beschichtungsverfahren gelöst, das die Merkmale im Anspruch 1 umfasst.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein beim Einbau oder Betrieb beschädigungsfreies Bauteil eines Wälzlagers anzugeben, das zudem noch hohe elektrische Ströme isoliert.
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Diese Aufgabe wird durch ein Bauteil eines Wälzlagers gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 3 umfasst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren eines Bauteils eines Wälzlagers wird auf dem Bauteil ein elastischer, stromisolierender Lack aus einem wässerigen Tauchbad von mindestens einem Polymer auf einer Metalloberfläche des Bauteils abgeschieden. Die Abscheidung erfolgt solange die Metalloberfläche für das mindestens eine Polymer zugänglich ist, wodurch eine vollständige und gleichmäßige Polymerschicht auf der Metalloberfläche des Bauteils ausgebildet wird.
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Insbesondere besteht bei der Erfindung das mindestens eine Polymer aus ACC®. Somit wird das Bauteil vor dem als ein ACC®-Tauchbad ausgebildeten Tauchbad alkalisch gereinigt und gespült und anschließend wird die den Lack bildende Polymerschicht nach dem ACC®-Tauchbad getrocknet. Das Trocknen erfolgt dabei vorzugsweise in Heißluftöfen. Durch das schnelle Aufheizen in leistungsstarken Öfen richten sich die Polymerketten der Emulsion aus und erzeugen eine gleichmäßige Oberfläche. Der dadurch gebildete Lack gewährleistet eine extrem hohe Haftung an der Metalloberfläche des Bauteils. Die Polymerschicht wird zum Beispiel bei einer Temperatur von 220°C bis 230°C eingebrannt.
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Um hohe Ströme isolieren zu können, wird die aus ACC® aufweisende Polymerschicht vorzugsweise in einer Dicke von 20 bis 40 µm auf das Bauteil des Wälzlagers aufgebracht. Selbstverständlich kann die Dicke der aufzubringenden Polymerschicht je nach gewünschten Anforderungen bzw. je nach benötigtem Widerstand variieren. Insbesondere ist der aus ACC® ausgebildete Lack dicht und lässt nur minimalen Stromfluss zu, der wiederum unkritisch für das Bauteil ist. Ein nennenswerter Vorteil des verwendeten Lacks ist, dass er ganz allgemein auf Blechteile eines Bauteils aufgebracht werden kann und sofern eine anschließende Verformung des Bauteils notwendig ist, der Lack diese übersteht ohne abzuplatzen oder aufzureißen.
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Nach der Behandlung, d. h. nach dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren, steht das Bauteil als Wälzlagerkomponente zur Verfügung. Es ist aber auch möglich, den Lack auf eine bereits fertige Blechkontur eines Bauteils aufzubringen, wobei der Lack aber stets in der Lage ist, eine anliegende Gleichspannung je nach Schichtdicke zwischen 100 und 1500V und eine Stromstärke von ca. 40 A zu isolieren.
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Auf dem erfindungsgemäßen Bauteil eines Wälzlagers ist ein elastischer, stromisolierender Lack nach dem vorstehend beschriebenen Beschichtungsverfahren aufgebracht. Der dadurch gebildete Lack wird somit weder bei einem Einbau noch Betrieb des Bauteils beschädigt. Zudem isoliert das Bauteil des Wälzlagers mit dem Lack hohe elektrische Ströme. Insbesondere weist der auf dem Bauteil nach dem obigen erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren aufgebrachte Lack eine gleichmäßige Schichtdicke mit einer sehr guten Lackhaftung auf. Diese erlaubt auf überrollten Laufbahnen von Wälzlagerbauteilen mit einer Flächenpressung von bis zu 1500 MPa zu funktionieren, wobei dabei eine Korrosionsbeständigkeit von 1000 Stunden im Salzsprühnebeltest erreicht wurde. Zudem weist der stromisolierende Lack auf dem Bauteil eine Durchschlagsfestigkeit von mindestens 230V Gleich- oder Wechselspannung auf.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das den Lack aufweisende Bauteil eine Nadellagerhülse und das Wälzlager ein Nadellager. Im Fall der Nadellagerhülse wird das Blech der Nadellagerhülse nach der Ausbildung des Lacks mit einem Nadellagersatz bestückt, gebördelt und befettet.
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Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines aus dem Stand der Technik bekannten in einem Fahrzeug eingebauten Starters für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs;
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2 eine schematische Darstellung eines Bauteils eines Wälzlagers, auf dem ein elastischer, stromisolierender Lack durch das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren ausgebildet ist; und
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3 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Nadellagerhülse eines Nadellagers den elastischen, stromisolierenden Lack aufweist.
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Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren für ein Bauteil eines Wälzlagers und das erfindungsgemäße Bauteil eines Wälzlagers ausgestaltet sein können und stellen somit keine abschließende Begrenzung der Erfindung dar.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines aus dem Stand der Technik bekannten in einem Fahrzeug eingebauten Starters 5 für einen Verbrennungsmotor 32 eines Fahrzeugs. Der Starter 5 umfasst hier einen Elektromotor mit einem Stator 20 und einen auf einer Starterwelle 22 angeordneten Läufer 24 bzw. Rotor, dessen Stromzuführung über Bürsten 26 erfolgt. Ein Startergetriebe 28 ist über die Starterwelle 22 mit einem Starterritzel 30 verbunden, welches axial stufenlos verschiebbar ist, um vor einem Starten eines Verbrennungsmotors 32 in die Verzahnung eines mit einer Kurbelwelle 34 des Verbrennungsmotors 32 verbundenen Starterzahnkranzes 36 einzugreifen.
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Während des Startvorgangs fließen über den in einem Kraftfahrzeug eingebauten Starter 5 hohe Ströme, welche sich im Verhältnis der elektrischen Widerstände der Bauteile aufteilen. Somit können über ein bürstennahes Wälzlager 1 sehr hohe Ströme in ein Getriebe 38 und/oder in den Verbrennungsmotor 32 des Fahrzeugs abfließen, die in nachteiliger Weise zu Beschädigungen im Getriebe 38, beispielsweise an einer Parksperre und/oder an Motorlagern führen oder auch Probleme in der empfindlichen Motorelektronik und Getriebeelektronik hervorrufen.
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2 eine schematische Darstellung eines Bauteils 3 eines Wälzlagers 1, auf dem ein elastischer, stromisolierender Lack 7 durch das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren ausgebildet wurde.
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Beim dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren wird der elastische, stromisolierende Lack 7 aus einem wässerigen Tauchbad von mindestens einem Polymer auf einer Metalloberfläche 9 des Bauteils 3 abgeschieden. Der Abscheidevorgang läuft solange eine blanke Metalloberfläche 9 für das mindestens eine Polymer zugänglich ist. Daraus resultiert eine vollständige und gleichmäßige Polymerschicht 11 auf der Metalloberfläche 9 des Bauteils 3. Das mindestens eine Polymer ist aus aus der Gruppe ACC®. Insbesondere wird das Bauteil 3 vor dem als ein ACC®-Tauchbad ausgebildeten Tauchbad alkalisch gereinigt und gespült und anschließend wird die den Lack 7 bildende Polymerschicht 11 nach dem ACC®-Tauchbad getrocknet. Dieser nach dem Beschichtungsverfahren auf dem Bauteil 3 des Wälzlagers 1 gebildete Lack 7, der eine geringe Schichtdickenschwankung aufweist, ermöglicht diverse Vorteile, wie, dass der Lack 7 sowohl bei einem Einbau als auch im Betrieb nicht abplatzt. Zudem ist das Bauteil 3 nach dem Beschichtungsverfahren stets noch nachbearbeitbar.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Nadellagerhülse 3 als Bauteil eines Nadellagers 1 den elastischen, stromisolierenden Lack 7 aufweist und somit beispielsweise die in einem Kraftfahrzeug durch einen Starter 5 (siehe hierzu 1) erzeugten hohen Ströme in einem Getriebe 38 und/oder Verbrennungsmotor 32 des Kraftfahrzeugs isoliert. Denkbar ist aber auch, dass andere Bauteile 3 eines anderen Wälzlagers 1 den elastischen, stromisolierenden Lack 7 aufweisen.
