DE102014202827A1

DE102014202827A1 - Lagerelement, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung

Info

Publication number: DE102014202827A1
Application number: DE102014202827.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Hubert; Frank BEECK
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-02-17
Filing date: 2014-02-17
Publication date: 2015-08-20

Abstract

Es ist ein Lagerelement (1, 2) offenbart, welches auf einer Außenseite (15, 25) mit einer stromisolierenden Schicht (14, 24) aus einem Lack versehen ist, durch welche ein Stromdurchgang durch das Lagerelement (1, 2) verhindert wird. Dadurch wird der Verschleiß des Lagerelements (1, 2) reduziert. Das Lagerelement kann insbesondere eine Nadelhülse (1) oder Nadelbüchse (2) sein. Ferner ist eine Verfahren zur Herstellung des Lagerelements (1, 2) offenbart, bei dem die stromisolierende Schicht (14, 24) durch Eintauchen in einen Lack ausgebildet wird. Ein erfindungsgemäßes Lagerelement (1, 2) kann beispielsweise in einem Getriebe mit Anlasser verwendet werden.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Lagerelement für ein Nadellager, ein Verfahren zur Herstellung des Lagerelements, und eine Verwendung des Lagerelements.
Hintergrund der Erfindung
Lagerelemente in Form von Nadelhülsen und Nadelbüchsen sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden vielfältig eingesetzt. Bei Verwendung in Zusammenhang mit stromführenden Bauelementen, beispielsweise bei Anlassern für Verbrennungsmotoren oder Hybridantriebe, kann es zu nachteiligen Stromflüssen durch die Nadelhülsen oder Nadelbüchsen hindurch kommen. Ein solcher Stromfluss, bei einem Anlasser etwa 30 Ampere bei 12 Volt, kann zu Lichtbögen zwischen den Nadeln, also den Wälzkörpern, und wenigstens einer Laufbahn für die Nadeln führen, durch welche Nadeln und/oder Laufbahn geschädigt werden; hierdurch ergibt sich ein gesteigerter Verschleiß der Nadelhülse oder der Nadelbüchse.
Stromisolierende Lager sind bisher hauptsächlich Massivlager mit Keramikoxidbeschichtung. Solche Keramikschichten sind jedoch spröde, was die Rissbildung in der Keramikschicht oder gar ein Abplatzen der Keramikschicht begünstigt. Insbesondere können solche Keramikschichten nicht sinnvoll auf dünnen Lagerhülsen verwendet werden, da eine mechanische Bewegung der Lagerhülsen zu einer Beschädigung der spröden Keramikschicht führt. Bei manchen Einbausituationen oder Anwendungen ist aber die Verwendung von Massivlagern nicht möglich, und es sind dagegen Nadellager gefordert, insbesondere Nadelhülsen oder Nadelbüchsen. Diese werden beim Einbau in ein Gehäuse häufig in eine dafür vorgesehene Aussparung im Gehäuse eingepresst. Bei Keramikschichten würde ein solches Einpressen mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einer Beschädigung der Keramikschicht führen; daher eignen sich Keramikschichten auch wegen der Art des Einbaus von Nadelhülsen oder Nadelbüchsen nicht für Nadelhülsen oder Nadelbüchsen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Lagerelement für ein Nadellager bereitzustellen, das bei stromführenden Bauelementen verwendet werden kann, ohne Beschädigungen beim Einbau oder einem gesteigerten Verschleiß zu unterliegen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Lagerelement gemäß Anspruch 1.
Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Lagerelements anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 7.
Das erfindungsgemäße Lagerelement umfasst einen Käfig, der Wälzkörper eines Nadellagers trägt, und eine Aufnahme für den Käfig. Die Wälzkörper, also die Nadeln, sind in bekannter Weise in dem Käfig gehaltert. Erfindungsgemäß weist das Lagerelement an mindestens einer Außenseite eine stromisolierende Schicht auf, welche aus einem Lack gebildet ist. Die stromisolierende Schicht tritt bei Einbau in Berührkontakt mit dem Bauteil, im Wesentlichen aus einem Metall, in das das Lagerelement bzw. das Nadellager eingebaut wird. Durch diese stromisolierende Schicht wird ein Stromfluss durch das Lagerelement hindurch und in das Bauteil hinein verhindert, so dass es nicht zu der verschleißsteigernden Lichtbogenbildung zwischen Nadeln und Laufbahn kommt. Es genügt, die Schicht nur auf der Außenseite des Lagerelements aufzubringen; auf diese Weise führt die Schicht zu keinen Störungen der Laufeigenschaften des Lagerelements, und man braucht bei der Auswahl des Materials für die Schicht nicht auf die Laufeigenschaften Rücksicht zu nehmen. In Ausführungsformen weist die Schicht eine Dicke zwischen 5 μm und 40 μm auf.
In einer Ausführungsform ist das Lagerelement eine Nadelhülse, und dementsprechend die Aufnahme eine Hülse. In einer anderen Ausführungsform ist das Lagerelement eine Nadelbüchse, und dementsprechend die Aufnahme eine Büchse. Die Aufnahme kann spanlos hergestellt sein.
In einer Ausführungsform ist das Lagerelement für ein Polygonlager vorgesehen. Das Lagerelement weist dabei senkrecht zur Richtung einer Rotationsachse einer zu lagernden Welle oder Achse einen Querschnitt in Form eines Polygons auf; die Richtung der Rotationsachse bezieht sich dabei auf die Lage der Rotationsachse nach Aufnahme der Welle oder Achse in das Polygonlager. Die Ecken des Polygons können dabei gerundet sein. Die Polygonform des Lagerelements bewirkt eine Geräuschreduzierung beim Lauf des Lagers. Bei Verwendung eines Polygonlagers ist dieses an einer definierten Anzahl von Punkten in einem Gehäuse bzw. Bauteil fixiert. Zwischen den definierten Punkten federt das Polygonlager; dies impliziert eine Deformation des Lagerelements. Zur Wahrung der stromisolierenden Eigenschaften ist die stromisolierende Schicht derart elastisch ausgebildet, dass in der Schicht keine Rissbildung durch die Federbewegung des Polygonlagers auftritt. Bei keramischen Schichten ist dies nicht möglich, sehr wohl können jedoch Lackschichten derartige Elastizität aufweisen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein Lagerelement mit einem Käfig mit Wälzkörpern eines Nadellagers und mit einer Aufnahme für den Käfig bereitgestellt. Dabei handelt es sich um aus dem Stand der Technik bekannte Ausführungen. Die stromisolierende Schicht soll lediglich auf mindestens einer Außenseite des Lagerelements angeordnet sein. Daher wird das Lagerelement derart abgedichtet, dass keine Flüssigkeiten an eine Innenseite des Lagerelements gelangen können. Zumindest soll der zur Ausbildung der stromisolierenden Schicht im nächsten Schritt verwendete Lack nicht an die Innenseite des Lagerelements gelangen können. Anschließend wird das derart abgedichtete Lagerelement in einen Lack getaucht; der Lack ist so gewählt, dass er eine stromisolierende Schicht auf der mindestens einen Außenseite des Lagerelements ausbildet. Darüber hinaus kann der Lack zu weiteren gewünschten Eigenschaften der stromisolierenden Schicht führen, insbesondere der oben bereits erwähnten Elastizität, um Federbewegungen eines Polygonlagers ohne Risse zu überstehen.
Ein Lagerelement der oben dargelegten erfindungsgemäßen Art kann zusammen mit stromführenden Bauelementen verwendet werden, ohne einen gesteigerten Verschleiß von Laufbahnen der Nadeln oder der Nadeln selbst aufgrund von Lichtbögen befürchten zu müssen. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Lagerelement für die Verwendung in einem Getriebe mit Anlasser.
Ebenso ist ein erfindungsgemäßes Lagerelement vorteilhaft bei jedem Nadellager einsetzbar, wobei die Nadeln direkt auf der zu lagernden Welle oder Achse oder auf einem auf der zu lagernden Welle oder Achse angebrachten Innenring laufen. Durch die stromisolierende Schicht wird auch hier ein Stromfluss durch das Lagerelement, etwa zwischen der zu lagernden Welle oder Achse und einem Gehäuse, in welches das Lagerelement eingepresst ist, unterbunden.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Lagerelements in Form einer Nadelhülse.
2 zeigt schematisch eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform des Lagerelements in Form einer Nadelbüchse.
3 zeigt schematisch eine mittels der erfindungsgemäßen Nadelhülse aus 1 gelagerte Welle.
4 zeigt eine erfindungsgemäße polygonförmige Nadelhülse.
1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Lagerelements in Form einer Nadelhülse 1. Diese ist im Wesentlichen wie bekannt aufgebaut, und verfügt neben einer Hülse 11 über einen Käfig 12 für die Wälzkörper 13. Erfindungsgemäß ist eine stromisolierende Schicht 14 auf einer Außenseite 15 der Hülse 11, und damit auf einer Außenseite 15 der Nadelhülse 1, aufgebracht. Gezeigt ist ferner die Lage einer Rotationsachse 16 einer mittels der Nadelhülse 1 zu lagernden Welle oder Achse. Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für die Nadelhülse 1 wird die Nadelhülse 1 derart abgedichtet, dass beim Eintauchen der Nadelhülse 1 in den Lack kein Lack auf eine Innenseite 17 der Nadelhülse 1 gelangen kann.
2 zeigt schematisch eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform des Lagerelements in Form einer Nadelbüchse 2. Diese ist im Wesentlichen wie bekannt aufgebaut, und verfügt neben einer Büchse 21 über einen Käfig 22 für die Wälzkörper 23. Erfindungsgemäß ist eine stromisolierende Schicht 24 auf einer Außenseite 25 der Büchse 21, und damit auf einer Außenseite 25 der Nadelbüchse 2, aufgebracht. Gezeigt ist ferner die Lage einer Rotationsachse 26 einer mittels der Nadelbüchse 2 zu lagernden Welle oder Achse. Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für die Nadelbüchse 2 wird die Nadelbüchse 2 derart abgedichtet, dass beim Eintauchen der Nadelbüchse 2 in den Lack kein Lack auf eine Innenseite 27 der Nadelbüchse 2 gelangen kann.
3 zeigt schematisch eine Welle 3, welche mit der in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Nadelhülse 1 in einem nicht näher spezifizierten Bauteil 4 gelagert ist. Die hier nicht gezeigten Wälzkörper 13 der Nadelhülse 1 laufen dabei auf der Welle 3. Die in 1 gezeigte Rotationsachse 16 weist in der 3 senkrecht aus der Zeichenebene, die Lage der Rotationsachse 16 ist durch einen Punkt angedeutet.
4 zeigt eine erfindungsgemäße Nadelhülse 1, bei welcher die Hülse 11 senkrecht zur Rotationsachse 16 einer Welle 3, welche mittels der Nadelhülse 1 gelagert ist, einen Querschnitt in Form eines Polygons 100 aufweist; die Ecken 101 des Polygons 100 sind hierbei gerundet. Die in einem Käfig 12 gehalterten Wälzkörper 13 laufen auf der Welle 3. Erfindungsgemäß ist eine stromisolierende Schicht 14 auf einer Außenseite 15 der Hülse 11, und damit auf einer Außenseite 15 der Nadelhülse 1, aufgebracht.
Bezugszeichenliste

1: Nadelhülse
2: Nadelbüchse
3: Welle
4: Bauteil
11: Hülse
12: Käfig
13: Wälzkörper
14: stromisolierende Schicht
15: Außenseite
16: Rotationsachse
17: Innenseite
21: Büchse
22: Käfig
23: Wälzkörper
24: stromisolierende Schicht
25: Außenseite
26: Rotationsachse
27: Innenseite
100: Polygon
101: Ecke des Polygons

Claims

Lagerelement (1, 2) mit einem Käfig (12, 22) mit Wälzkörpern (13, 23) eines Nadellagers und mit einer Aufnahme (11, 21) für den Käfig (12, 22), gekennzeichnet durch eine aus einem Lack gebildete stromisolierende Schicht (14, 24) an mindestens einer Außenseite (15, 25) des Lagerelements (1, 2).
Lagerelement nach Anspruch 1, wobei die Aufnahme eine Hülse (11) und das Lagerelement eine Nadelhülse (1) ist, oder wobei die Aufnahme eine Büchse (21) und das Lagerelement eine Nadelbüchse (2) ist.
Lagerelement (1, 2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Lack ein Tauchlack ist.
Lagerelement (1, 2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Dicke der stromisolierenden Schicht (14, 24) zwischen 5 μm und 40 μm liegt.
Lagerelement (1, 2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Lagerelement (1, 2) senkrecht zu einer Richtung einer Rotationsachse (16) einer zu lagernden Welle (3) oder Achse einen Querschnitt in Form eines Polygons (100) aufweist.
Lagerelement (1, 2) nach Anspruch 5, wobei die stromisolierende Schicht (14, 24) derart elastisch ausgebildet ist, dass die stromisolierende Schicht (14, 24) bei einer Federbewegung des Polygons (100) eine Rissbildung vermeidet.
Verfahren zum Herstellen eines Lagerelements (1, 2) mit einem Käfig (12, 22) mit Wälzkörpern (13, 23) eines Nadellagers, mit einer Aufnahme (11, 21) für den Käfig (11, 21) und mit einer stromisolierenden Schicht (14, 24), gekennzeichnet durch die Schritte – Bereitstellen eines Lagerelements (1, 2) mit einem Käfig (12, 22) mit Wälzkörpern (13, 23) eines Nadellagers und mit einer Aufnahme (11, 21) für den Käfig; – Abdichten des Lagerelements (1, 2) derart, dass eine Innenseite (17, 27) des Lagerelements (1, 2) unzugänglich für Flüssigkeiten wird; und – Eintauchen des abgedichteten Lagerelements (1, 2) in einen Lack, welcher eine stromisolierende Schicht (14, 24) an mindestens einer Außenseite (15, 25) des Lagerelements (1, 2) bildet.
Verwendung eines Lagerelements (1, 2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in einem Getriebe mit Anlasser.
Nadellager mit einem Lagerelement (1, 2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.