DE60320197T2

DE60320197T2 - Gegen Elektrokorrosion geschütztes Rollenlager

Info

Publication number: DE60320197T2
Application number: DE60320197T
Authority: DE
Inventors: Kosuke Inukai; Hideji Ito; Yukihiro Kataoka; Kiyoshi Sato
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2002-10-08
Filing date: 2003-10-07
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2023-10-08
Also published as: CN1490533A; KR20040032054A; US7097362B2; EP1408249A1; US20040066997A1; DE60320197D1; CN100427784C; EP1408249B1; KR100984708B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Feld der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft generell eine Wälzlageranordnung, die so angepasst ist, dass eine durch den Fluss von elektrischem Strom in Wälzlagern, die in Universalmotoren, Elektrogeneratoren oder Eisenbahn-Triebmotoren eingesetzt werden, hervorgerufene Elektrokorrosion vermieden wird.
Beschreibung der herkömmlichen Technik
Die Techniken der Elektrokorrosion vermeidenden Wälzlageranordnungen sind bekannt und sind beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegung No. 2002-48145 und der Veröffentlichung des japanischen Gebrauchsmusters No. 2-46119 offen gelegt. Gemäß diesen Veröffentlichungen weist eine Elektrokorrosion vermeidende Wälzlageranordnung eine Isolierschicht auf, die durch den Einsatz einer thermischen Spritztechnik ausgebildet wird. Die die Isolierschicht aufweisende Elektrokorrosion vermeidende Wälzlageranordnung beinhaltet Laufringelemente, deren äußere umfängliche Oberflächen und ringförmige Endflächen von einer metallischen Schicht und einer Isolierschicht bedeckt sind.
In der Struktur, in der die Isolierschicht ausgebildet wird, scheint es, dass zum Zeitpunkt der Endbearbeitung die Dickendifferenz der Isolierschicht an den ringförmigen Endflächen zunehmen kann und die Isolierfähigkeit folglich verringert wird, es sei denn, dass die Dicke der Isolierschicht gesteuert wird. Wenn eine Steuerung (Kontrolle) der Dicke der Isolierschicht vorgenommen wird, muss die Steuerung der Dicke der Isolierschicht an den ringförmigen Endflächen der Rillenkugellageranordnung generell auf den Laufringnuten basierend ver laufen, und andererseits muss die Steuerung der Dicke der Isolierschicht an den ringförmigen Endflächen der Zylinderrollenlagerenordnung generell auf den Rippenoberflächen der Laufringelemente basierend ausgeführt werden. Dementsprechend sind nicht nur komplizierte Arbeitsgänge mit einem beträchtlichen Zeitaufwand für die vollständigen Messungen erforderlich, sondern es ist auch ein ansehnlicher Zeit- und Arbeitsaufwand zur Vollendung der Arbeit vonnöten, da die Bearbeitungsschritte der Endflächen eine mangelhafte Präzision aufweisen, wenn sie direkt auf den Laufringnuten oder den Rippen basierend ausgeführt werden, weshalb die Problematik mit einem Ansteigen der Produktionskosten einhergeht.
Bei der Montage des äußeren Rings mittels einer Crimptechnik (crimping), im weiteren auch Sicktechnik, an das Gehäuse wird, wie im Folgenden diskutiert, eine Endbearbeitung des äußeren Umfangs des äußeren Rings generell auf der inneren umfänglichen Oberfläche des äußeren Rings basierend ausgeführt, wo die äußere umfängliche Oberfläche des von einer elektrischen Isolierschicht bedeckten äußeren Rings den Schritt der Endbearbeitung erfordert. Unter Verweis auf 9 wird die Endbearbeitung ausdrücklich durch ein Fixieren eines konischen Dorns 36 entlang der inneren umfänglichen Oberfläche des äußeren Rings 32 ausgeführt und im Anschluss wird, da der äußere Ring 32 gemeinsam mit dem konischen Dorn 36 gedreht wird, die äußere umfängliche Oberfläche des äußeren Rings 32 bearbeitet, beispielsweise auf die erforderliche Dimension geschliffen.
Da die innere umfängliche Oberfläche des äußeren Rings der Lageranordnung generell eine zylindrische Form aufweist, beinhaltet die in 9 gezeigte und unter Verweis darauf beschriebene Bearbeitungstechnik jedoch das Problem, dass, auch wenn der innere Umfang des äußeren Rings 32 an einem seiner Enden an dem konischen Dorn 36 fixiert ist, sich an dem entgegen gesetzten Ende des äußeren Rings 32 zwischen Letzterem und dem konischen Dorn 36 naturgemäß eine Lücke ausbildet. Aufgrund dessen ist die Möglichkeit groß, dass sich der äußere Ring 32 während der Bearbeitung verschieben und/oder sich bezüglich des konischen Dorns 36 neigen kann. Im Hinblick darauf, dass der äußere Ring 32 durch die Einwirkung von während der Bearbeitung entstehender Hitze einer thermischen Expansion unterliegt, tritt bezüglich des konischen Dorns 36 auch öfter eine Verschiebung und/oder Neigung des äußeren Rings 32 als bei normalen Temperaturen auf. Sobald die Verschiebung und/oder Neigung des äußeren Rings 32 während der Bearbeitung auftritt, führt sie zu einer mangelhaften Präzision (Rundheit, Neigung der äußeren umfänglichen Oberfläche, radiale Abweichung usw.) der äußeren umfänglichen Oberfläche des äußeren Rings 32. Um diese Probleme zu verringern, wird die Bearbeitung typischerweise ausgeführt, während der äußere Ring 32 festgehalten wird, was weitere komplizierte Arbeitsabläufe erforderlich macht.
Das Dokument DE 10161820A1 offenbart ein Laufringelement eines Wälzlagers mit einer Werkzeug-Bezugsebene, die durch eine einzelne Stufe an nur einer von zwei einander gegenüberliegenden Endflächen definiert wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Im Hinblick auf das Voranstehende beabsichtigt die vorliegende Erfindung das Vorsehen einer Elektrokorrosion vermeidenden Wälzlageranordnung, in der das Aufbringen der elektrischen Isolierschicht vereinfacht ist. Das Problem wird anhand der Merkmale gemäß Anspruch 1 gelöst.
Um das vorhergehende Ziel zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung eine Elektrokorrosion vermeidende Wälzlageranordnung vor, die einen inneren Ring oder ein inneres Laufringelement, einen äußeren Ring oder ein äußeres Laufringelement sowie zu mindest eine umfängliche Reihe einer Vielzahl von Wälzkörpern, die zwischen dem inneren und dem äußeren Ring rollbar eingebracht sind, beinhaltet. Eine elektrische Isolierschicht ist zumindest an einem der inneren und äußeren Laufringelemente ausgeformt, um eine umfängliche Oberfläche und die entgegen gesetzten ringförmigen Endflächen von zumindest einem der inneren und äußeren Laufringelemente zu bedecken. Die umfängliche Oberfläche von zumindest einem der inneren und äußeren Laufringelemente steht mit entweder einem Gehäuse oder einer Welle in Eingriff. Eine Werkzeug-Bezugsebene, die für das Endbearbeitungsverfahren der elektrischen Isolierschicht oder für die Steuerung (Einrichtung) der Dicke der Isolierschicht verwendbar ist, ist zumindest in einer der entgegen gesetzten Seiten der Laufringnuten von zumindest einem der inneren und äußeren Ringe definiert.
Aufgrund dessen, dass die Werkzeug-Bezugsebene an einer oder beiden der entgegen gesetzten Seiten der Laufringnut des Laufringelements definiert ist, kann die Werkzeug-Bezugsebene gemäß der vorliegenden Erfindung direkt verwendet werden, wenn die elektrische Isolierschicht mittels einer Bearbeitungstechnik auf ein vorab bestimmtes Maß endbearbeitet wird, oder wenn die Steuerung der Dicke der Isolierschicht nach der Bearbeitung ausgeführt wird. Dementsprechend können jegliche anderen komplizierten Arbeiten, wie sie erforderlich sind, wenn eine Laufringnut oder eine Rippenoberfläche eines inneren oder äußeren Rings als Werkzeug-Bezugsebene verwendet wird, vorteilhaft vermieden werden, wodurch die Steuerung der Dicke der Isolierschicht nach der Bearbeitung leicht und genau ausgeführt werden kann.
Die Werkzeug-Bezugsebene kann – noch ausdrücklicher – durch einen gekerbten (indented) radialen Oberflächenbereich einer Stufe, die in der Endfläche des Laufringelements ausgebildet ist, definiert sein. Wo die Werkzeug-Bezugsebene durch die Stufe definiert ist, kann die Werkzeug-Bezugsebene mittels einer hochpräzisen Bearbeitung bei der Stufenausformung gesichert werden.
Die Werkzeug-Bezugsebene kann alternativ durch einen unbeschichteten Oberflächenbereich in der Endfläche des Laufringelements, wobei der Bereich von der Isolierschicht nicht bedeckt wird, definiert sein. Da die Werkzeug-Bezugsebene lediglich durch das unbedeckt Lassen eines Abschnitts der nicht von der elektrischen Isolierschicht bedeckten Endfläche definiert wird, kann die Werkzeug-Bezugsebene leicht ausgeformt werden.
Die Werkzeug-Bezugsebene kann mittels eines Schleidverfahrens mit gehärtetem Stahl oder eines Schleifverfahrens ausgeformt werden. Anhand dieser Verfahren kann eine hochpräzise Bearbeitung erzielt werden, woraus sich eine hochpräzise Werkzeug-Bezugsebene ableitet.
Die Werkzeug-Bezugsebene kann auch an den jeweiligen Seiten einer Laufringnut, die an der inneren umfänglichen Oberfläche eines äußeren Laufringelements ausgebildet ist, vorgesehen sein, um in eine äußere umfängliche Oberfläche eines konischen Dorns entlang der gesamten axialen Länge der Ebene einzugreifen.
Im Hinblick darauf, dass der konische Dorn in eine innere umfängliche Oberfläche eingeführt ist, wenn der äußere Durchmesser des äußeren Rings einer abschließenden Bearbeitung unterzogen wird, ermöglicht die an den Seiten der Laufringnut definierte Werkzeug-Bezugsebene dem äußeren Ring einen stabilen Kontakt mit dem konischen Dorn, da die Werkzeug-Bezugs-ebene entlang der gesamten axialen Länge der Ebene fest mit dem konischen Dorn in Eingriff steht. Aus diesem Grund wird eine unerwünschte Neigung und/oder Verformung des äußeren Rings bezüglich des konischen Dorns während des Endbearbeitungsverfah rens des äußeren Durchmessers kaum auftreten, wodurch der äußere Ring während eines solchen Verfahrens fest in seiner Position gehalten wird. Deshalb sind keine komplizierten Verfahren, wie sie bisher bei der Technik erforderlich waren, notwendig und das Endbearbeitungsverfahren des äußeren Durchmessers des äußeren Rings kann einfach und genau ausgeführt werden.
Die Werkzeug-Bezugsebene kann eine konische Oberfläche oder eine gekurvte Oberfläche, beispielsweise eine in einer axialen Schnittdarstellung im Wesentlichen bogenförmige Oberfläche, oder eine innere umfängliche Oberfläche eines ringförmigen Vorsprungs, der an der inneren umfänglichen Oberfläche des äußeren Rings ausgebildet ist, aufweisen.
Wo die Werkzeug-Bezugsebene die Form einer konischen Oberfläche aufweist, ermöglicht der Einsatz des konischen Dorns, der den gleichen Gradienten wie die konische Oberfläche des äußeren Rings hat, dass zum Zeitpunkt der Endbearbeitung des äußeren Umfangs des äußeren Rings die konische Oberfläche des Dorns in Oberflächenkontakt mit der konischen Oberfläche des inneren Umfangs des äußeren Rings gehalten wird. Durch den auf diese Weise erzielten Oberflächenkontakt ist es schwieriger, dass während der Bearbeitung des äußeren Durchmessers eine Neigung und/oder Verformung des äußeren Rings auftritt, wodurch die Halterung (posture) stabilisiert wird.
Wo die innere umfängliche Oberfläche des äußeren Rings wie oben beschrieben durch eine konische Oberfläche repräsentiert wird, weist die konische Oberfläche bevorzugt einen Gradienten von 1/100 bis 1/3000 auf. Obwohl bevorzugt ist, dass der Gradient der konischen Oberfläche so groß ist, dass der äußere Ring fest an dem konischen Dorn positioniert werden kann, ist das Vorhandensein eines zu großen Gradienten in der inneren umfänglichen Oberfläche des äußeren Rings mit Blick auf die Konstruktionsdimensionen verschiedener Teile der Lageranordnung nicht erwünscht. Der innerhalb eines Bereichs von 1/100 bis 1/3000 liegende Gradient der konischen Oberfläche hat sich als bevorzugt herausgestellt, da der äußere Ring fest an dem konischen Dorn fixiert werden kann und weil er bei den Konstruktionsdimensionen verschiedener Teile der Lageranordnung keine Probleme aufwirft.
Wo die mit der äußeren umfänglichen Oberfläche des konischen Dorns in Eingriff stehende Werkzeug-Bezugsebene vorgesehen ist, kann die elektrische Isolierschicht aus einem keramischen Material oder aus einem synthetischen Harz, beispielsweise einem Polyphenylensulfidharz bestehen. In dem Fall, dass keramisches Material als elektrische Isolierschicht verwendet wird, weist die elektrische Isolierschicht eine hervorragende elektrische Isolierung und eine hervorragende Dimensionsstabilität bei Temperaturschwankungen auf, die sich vorteilhaft auswirken. Da von den verschiedenen Harzen das Polyphenylenharz ausgezeichnete Formgebungseigenschaften aufweist, kann in dem Fall, dass das Polyphenylensulfidharz als elektrische Isolierschicht eingesetzt wird, die ausgezeichnet dimensionsstabile und elektrisch isolierende elektrische Isolierschicht leicht ausgeformt werden.
Die Elektrokorrosion vermeidende Wälzlageranordnung kann auch entweder ein Rillenkugellager (deep groove ball bearing) oder ein Zylinderrollenlager, dessen äußerer Ring eine Rippe aufweist, sein. Diese Typen von Lageranordnungen werfen keine Probleme auf, auch wenn ein Abschnitt der inneren umfänglichen Oberfläche des äußeren Rings, ausgenommen die Laufringnut, als konische Oberfläche ausgeformt oder die Endoberfläche des äußeren Rings so gebildet ist, dass sie einen großen Oberflächenbereich aufweist, und sehen dementsprechend eine Lageranordnung vor, die ausgezeichnete Isoliereigenschaften aufweist und bei der die äußere umfängliche Oberfläche und die ringför migen Endflächen des äußeren Rings ausreichend von der elektrischen Isolierschicht bedeckt sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In jedem Fall kann die vorliegende Erfindung anhand der folgenden Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsformen besser verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den die bevorzugten Ausführungsformen illustrierenden Zeichnungen betrachtet wird. In den begleitenden Zeichnungen werden in allen einzelnen Ansichten die gleichen Bezugszeichen für die gleichen Teile verwendet, und:
1 ist eine fragmentarische längs verlaufende Schnittdarstellung einer Elektrokorrosion verhindernden Wälzlageranordnung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein erläuterndes Diagramm, welches ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens der entgegen gesetzten ringförmigen Endflächen eines äußeren Rings der Wälzlageranordnung zeigt;
3 ist eine fragmentarische längs verlaufende Schnittdarstellung einer eine Elektrokorrosion verhindernden Wälzlageranordnung gemäß einer anderen Ausführungsform;
4 ist eine fragmentarische längs verlaufende Schnittdarstellung einer eine Elektrokorrosion verhindernden Wälzlageranordnung gemäß einer anderen Ausführungsform;
5 ist eine fragmentarische längs verlaufende Schnittdarstellung einer eine Elektrokorrosion verhindernden Wälzlageranordnung gemäß einer anderen Ausführungsform;
6 ist eine längs verlaufende Schnittdarstellung der Wälzlageranordnung aus 5, die ein Beispiel eines Bearbeitungsverfahrens eines äußeren Umfangs des äußeren Rings der Wälzlageranordnung zeigt;
7 ist eine fragmentarische längs verlaufende Schnittdarstellung einer eine Elektrokorrosion verhindernden Wälzlageranordnung gemäß einer anderen Ausführungsform;
8 ist eine längs verlaufende Schnittdarstellung der Wälzlageranordnung aus 7, die ein Beispiel eines Bearbeitungsverfahrens eines äußeren Umfangs des äußeren Rings der Wälzlageranordnung zeigt; und
9 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein herkömmliches Bearbeitungsverfahren eines äußeren Umfangs eines äußeren Rings eines Wälzlagers zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Nun wird unter besonderer Bezugnahme auf die 1 und 2 eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Eine darin gezeigte Elektrokorrosion verhindernde Wälzlageranordnung 1 beinhaltet einen inneren Ring 2, der ein inneres Laufringelement definiert und einen äußeren Ring 3, der ein äußeres Laufringelement definiert, wobei zumindest eine umfängliche Reihe von einer Mehrzahl von Wälzkörpern 4 zwischen den inneren und den äußeren Ringen 2 und 3 rollbar eingebracht ist. Die Elektrokorrosion verhindernde Wälzlageranordnung beinhaltet des Weiteren eine Isolierschicht 6, die so ausgebildet ist, dass sie eine äußere umfängliche Oberfläche 3a des mit einem (nicht gezeigten) Gehäuse in Eingriff stehenden äußeren Rings 3 und generell senkrecht zu der äußeren umfänglichen Oberfläche 3a liegende entgegen gesetzte ringförmige Endflächen 3b und 3c bedeckt. Eine der entgegen gesetzten Endflächen des äußeren Rings 3, beispielsweise die Endfläche 3b, ist mit einer darin definierten ringförmigen Werkzeug-Bezugsebene 7 versehen. Die Elektrokorrosion verhindernde Wälzlageranordnung 1 ist ein Rillenkugellager und daher wird jeder der Wälzkörper 4 mittels einer Kugel dargestellt. Die inneren und äußeren Ringe 2 und 3 weisen jeweils Laufringnuten 10 und 11 auf, die jeweils in deren äußerer und innerer umfänglichen Oberfläche definiert ist, wobei die umfänglichen Reihen der Wälzkörper 4 teilweise innerhalb der Laufringnuten 10 und teilweise innerhalb der Laufringnuten 11 aufgenommen sind. Die Wälzkörper 4 werden innerhalb jeweiliger Aussparungen, die in einer Halterung oder einem Käfig 5 an deren jeweiligen umfänglichen Positionen definiert sind, gesichert.
Die an dem äußeren Ring 3 ausgebildete Isolierschicht kann entweder eine einschichtige oder eine mehrschichtige Struktur aufweisen. Die ringförmige Werkzeug-Bezugsebene 7 ist eine Oberfläche, die für die Endflächenbearbeitung oder für die Steuerung der Dicke der Isolierschicht an der Endfläche verwendet wird, und ist in einer inneren umfänglichen Kante der Endfläche 3b des äußeren Rings 3, welcher der Laufringnut 11 benachbart ist, ausgeformt. Die Werkzeug-Bezugsebene 7 wird anders ausgedrückt durch eine gekerbte radiale Oberfläche einer ringförmigen Stufe 8, die in einer inneren umfänglichen Kante der Endfläche 3b des äußeren Rings 3 ausgeformt ist, definiert. Die ringförmige Stufe 8 weist einen äußeren Umfang und eine Tiefe auf, die generell mit der Größe übereinstimmen, die bei Entfernung dieses Abschnitts einer inneren umfänglichen Oberfläche des äußeren Rings 3, wo eine abgeschrägte Oberfläche 3d ausgebildet ist, übrig bleibt. Die ringförmige Stufe 8 kann entweder vor oder nach einem thermischen Spritzen, das zur Ausbildung der Isolierschicht 6 an dem äußeren Ring 3 ausgeführt wird, durch eine Bearbeitung ausgeformt werden. Die Bearbeitung kann beispielsweise durch ein Schleifverfahren oder ein Schneidverfahren für gehärteten Stahl ausge führt werden. Die inneren und äußeren Ringe 2 und 3 und die Wälzkörper 4 bestehen alle aus Stahl wie beispielsweise aus Kugellagerstahl.
Die durch Verwendung einer thermischen Spritztechnik auf der Materialoberfläche des äußeren Rings 3 aufgetragene Isolierschicht 6 wird aus Metalloxiden wie beispielsweise Aluminiumoxid (Al₂O₃), Titanoxid (TiO₂) oder Chromoxid (Cr₂O₃) oder aus einer Metalloxid-Verbindung, die eine oder mehrere dieser Metalloxide enthält, hergestellt. Die Isolierschicht 6 wird nach der thermischen Spritzung einem nachfolgend zu beschreibenden Bearbeitungsverfahren unterzogen. Der Dickenunterschied der Isolierschicht 6 zwischen der linken und rechten ringförmigen Endfläche 3b und 3c soll bevorzugt auf einen Wert, der nicht größer als 50 μm, herab gesetzt werden. Die Parallelität der Werkzeug-Bezugsebene 7 und der Endfläche 3b ist vor dem thermischen Spritzen bevorzugt nicht größer als 25 μm.
Gemäß der in den 1 und 2 gezeigten und unter Bezugnahme auf diese beschriebenen obigen Ausführungsform ist der Einsatz der in der Endfläche 3b des äußeren Rings 3 definierten Werkzeug-Bezugsebene 7 insofern von Vorteil, als das die Werkzeug-Bezugsebene 7 direkt verwendet werden kann, wenn die ringförmigen Endflächen 3b und 3c durch die Bearbeitung auf eine vorab bestimmte Dimension oder während der Steuerung der Dicke nach der Bearbeitung der Isolierschicht an der ringförmigen Endflächen 3b und 3c fertig gestellt werden. Jede anderweitige komplizierte Arbeit, die erforderlich wäre, wenn die Ringnut 11 des äußeren Rings 3 als Werkzeug-Bezugsebene verwendet würde, kann vorteilhafter Weise ausgeschlossen werden und gestattet nach der Bearbeitung eine leicht und genau auszuführende Steuerung der Dicke der Isolierschicht 6. Da die Werkzeug-Bezugsebene 7 in Form der Stufe 8 definiert werden kann, kann die Werkzeug-Bezugsebene 7 in einem Bearbeitungsgang mit hoher Präzision ausgebildet werden. Wenn die Werk zeug-Bezugsebene 7 durch ein Schleifverfahren oder ein Schneidverfahren für gehärteten Stahl ausgeformt wird, ist auch eine präzisere Ausformung möglich.
Jetzt wird unter Bezug auf 2 ein Beispiel der in der illustrierten Ausführungsform eingesetzten Bearbeitung der Endfläche beschrieben. Die Bearbeitung der Endflächen wird anhand der folgenden Ablaufschritte (1) bis (4) durchgeführt:

(1) In Bezug auf alle Produkte wird die erste Breite (die axiale Länge) A zwischen der ringförmigen Werkzeug-Bezugsebene 7 in dem äußeren Ring 3 und der von der Werkzeug-Bezugsebene 7 entfernten Endfläche 3c des äußeren Rings 3 vor dem thermischen Spritzen gemessen.
(2) Nach der Ausführung des thermischen Spritzens wird die zweite Breite B zwischen der ringförmigen Werkzeug-Bezugsebene 7 und der ringförmigen äußeren Oberfläche der Isolierschicht 6 an der Endfläche 3c gemessen, um eine Schnitttiefe oder eine axiale Dimension, die durch maschinelle Bearbeitung in die Endfläche der Isolierschicht 6 an der von der Werkzeug-Bezugsebene 7 entfernten Endfläche 3c eingeschnitten wird, festzulegen. Mit der an eine Rückenplatte 15 angebrachten Werkzeug-Bezugsebene 7 wird die von der Werkzeug-Bezugsebene 7 entfernte Endfläche der Isolierschicht 6 mittels beispielsweise einer Schleiftechnik bearbeitet.
(3) Unter Verweis auf eine gewünschte, zu erzielende Solldimension und eine zwischen den entgegen gesetzten, von der Isolierschicht 6 bedeckten ringförmigen Endflächen 3b und 3c gemessenen totale Breite C wird eine andere Schnitttiefe bestimmt.
(4) Anhand der als Bezug genommenen bearbeiteten Endfläche 3c wird die der Werkzeug-Bezugsebene 7 benachbarte entgegen ge setzte Endfläche 3b so bearbeitet, dass ihr ermöglicht wird, innerhalb der zugestandenen Endbreite zu liegen.

Gemäß der theoretischen Kalkulation können Ausführungsabweichungen bei der Isolierung eines jeden Produkts minimiert werden, wenn die Differenz der Dicke der jeweiligen Endoberflächen der Isolierschicht 6, welche die Endflächen 3b und 3c bedeckt, mittels des oben diskutierten Verfahrens auf 50 μm abgesenkt wird. Mit dem oben diskutieren Verfahren kann beispielsweise die Differenz der dielektrischen Durchschlagsspannung (withstanding voltage) zwischen den jeweiligen Endoberflächen der Isolierschicht 6 auf einen Wert gleich oder niedriger als 0.5 kV gesenkt werden. Die Schnitttiefe kann einfach gesteuert werden, und eine Reduktion der Anzahl der Bearbeitungsstufen ist auch willkommen.
Gemäß der vorangegangenen Ausführungsform wurde die ringförmige Werkzeug-Bezugsebene 7 als nur in einer der entgegen gesetzten ringförmigen Endflächen des äußeren Rings 3 vorhanden aufgezeigt und beschrieben. Gemäß einer zweiten Ausführungsform kann, wie in 3 gezeigt, die Werkzeug-Bezugsebene 7 jedoch in jeder der entgegen gesetzten Endflächen 3b und 3c des äußeren Rings 3 vorhanden sein. In der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform wird die in jeder der entgegen gesetzten Endflächen 3b und 3c des äußeren Rings 3 vorhandene ringförmige Werkzeug-Bezugsebene 7 durch eine gekerbte radiale Oberfläche, d. h. eine Bodenoberfläche der in dem äußeren Ring 3 ausgeformten Stufe 8 definiert.
In einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die ringförmige Werkzeug-Bezugsebene 7 auch in Form eines ringförmigen unisolierten Oberflächenbereichs in jeder der nicht von der Isolierschicht 6 bedeckten ringförmigen Endflächen 3b und 3c des äußeren Rings 3 definiert sein. Die jeweiligen Oberflächenbereiche der ringförmigen Endflächen 3b und 3c des äußeren Rings sind, anders ausgedrückt, nicht thermisch gespritzt, so das diese nicht von der Isolierschicht 6 bedeckten Oberflächenbereiche als Werkzeug-Bezugsebenen 7 verwendet werden können.
Es sollte beachtet werden, dass, wo eine gleiche Isolierschicht 6 auf dem inneren Ring 2 auf die gleiche Weise wie auf dem äußeren Ring 3 ausgeformt werden soll, die ringförmige Werkzeug-Bezugsebene auf eine Weise ausgebildet sein muss, die in Verbindung mit irgendeiner der vorangegangenen Ausführungsformen beschrieben wurde. Da in jeder der voran stehenden Ausführungsformen Bezug auf die Rillenkugellageranordnung genommen wurde, sollte auch beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung ebenso auf ein Zylinderrollenlager oder irgendeine andere Wälzlageranordnung, in der die Isolierschicht 6 gewünscht oder deren Ausformung erforderlich ist, angewendet werden kann.
Nun wird unter Bezug auf die 5 und 6 eine vierte bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Die Elektrokorrosion vermeidende Wälzlageranordnung beinhaltet, wie in 5 am besten gezeigt wird, einen inneren Ring 21, der ein inneres Laufringelement definiert, sowie einen äußeren Ring 22, der ein äußeres Laufringelement definiert, wobei zumindest eine umfängliche Reihe einer Vielzahl an Wälzkörpern 23 zwischen dem inneren und dem äußeren Ring 21 und 22 rollbar eingebracht sind. Die Elektrokorrosion vermeidende Wälzlageranordnung beinhaltet des Weiteren eine Isolierschicht 24, die so ausgeformt ist, dass sie eine äußere umfängliche Oberfläche und entgegen gesetzte ringförmige Endflächen des äußeren Rings 22, die generell senkrecht zu der äußeren umfänglichen Oberfläche 3a liegen, bedeckt. Die inneren und äußeren Ringe 21 und 22 weisen jeweils Laufringnuten auf (wobei nur die Laufringnut in dem äußeren Ring 22 vom Bezugszeichen 22c indiziert wird), die jeweils in deren äußeren und inneren umfänglichen Oberflächen definiert sind, und die umfänglichen Reihen der Wälzkörper 23 sind teilweise innerhalb der Laufringnut 22c in dem äußeren Ring 22 und teilweise in der Laufringnut in dem inneren Ring 21 aufgenommen.
Ein Abschnitt der inneren umfänglichen Oberfläche des äußeren Rings 3 ohne einen Oberflächenbereich desselben, wo die Laufringnut 22c (d. h. die inneren umfänglichen Oberflächenbereiche an den jeweiligen Seiten der Laufringnut 22c) ist als eine zylindrische Werkzeug-Bezugsebene 22a definiert, die derart ausgeformt ist, dass sie der Kontur der äußeren umfänglichen Oberfläche 26a des konischen Dorns 26 entspricht. Daher ist der Abschnitt der inneren umfänglichen Oberfläche des äußeren Rings 3 ohne die Laufringnut 22c ebenso konisch und definiert die Werkzeug-Bezugsebene 22a.
Die Elektrokorrosion vermeidende Wälzlageranordnung kann zur drehbaren Stützung eines Rotors eines primären Elektromotors wie beispielsweise eines Schienenfahrzeugs eingesetzt werden. Die Elektrokorrosion vermeidende Wälzlageranordnung ist ein Rillenkugellager und die Wälzkörper 23 werden jeder durch eine Kugel repräsentiert und werden durch eine Halterung oder einen Käfig 25 rollbar zurück gehalten. Die inneren und äußeren Ringe 21 und 22, die Wälzkörper 23 und die Halterung 25 bestehen alle aus einem metallischen Material, wie beispielsweise einem Kugellagerstahl oder dergleichen.
Die elektrische Isolierschicht 24 besteht beispielsweise aus einem keramischen Material und wird mittels thermischen Spritzens des keramischen Materials ausgeformt, um die äußere umfängliche Oberfläche und die ringförmigen Endflächen des äußeren Rings 22 zu bedecken. Das keramische Material kann ein metallisches Oxid wie beispielsweise Aluminium (Al₂O₃), Titanoxid (TiO₂) oder Chromoxid (Cr₂O₃), oder ein Verbund-Metalloxid, das zumindest eines dieser Metalloxide als Basismaterial beinhal tet, sein. Für die elektrische Isolierschicht 24 kann auch ein Harzmaterial verwendet werden. Wenn das Harzmaterial eingesetzt wird, wird ein Polyphenylensulfid (PPS-Harz) bevorzugt. Die elektrische Isolierschicht 24 kann auch entweder einen einschichtigen oder einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen.
Die so in dem äußeren Ring 22 ausgeformte zylindrische Werkzeug-Bezugsebene 22a weist einen konischen Gradienten von 1/100 bis 1/3000 auf. Der Gradient der zylindrischen Werkzeug-Bezugsebene 22a ist so ausgewählt, dass er mit dem Gradienten der konischen äußeren umfänglichen Oberfläche 26a des konischen Dorns 26, der auf die in 6 gezeigte Weise zum Zeitpunkt der Ausführung der Endbearbeitung der äußeren umfänglichen Oberfläche des äußeren Rings in die innere umfängliche Oberfläche 26 des äußeren Rings 22 eingeführt ist, übereinstimmt.
In der den Aufbau gemäß der in der oben diskutierten vierten Ausführungsform aufweisenden, eine Elektrokorrosion vermeidenden Wälzlageranordnung kann aufgrund der zwischen dem äußeren Ring 22 und einem Gehäuse, an dem die Wälzlageranordnung montiert ist, eingebrachten elektrischen Isolierschicht 24 die Isolierfähigkeit nicht nur dazwischen, sondern auch zwischen einer Welle, die in den inneren Ring 21 eingreifen kann, und dem Gehäuse gesichert werden. Aus diesem Grund ist es möglich, zu vermeiden, dass die Laufringoberflächen aufgeraut werden, was ansonsten von zwischen die jeweiligen Laufringnuten des inneren und des äußeren Rings 21 und 22 und die Wälzkörger 23 auftretenden Funken hervorgerufen würde.
Bei der Bearbeitung der Wälzlageranordnung mit dem oben beschriebenen Aufbau wird der konische Dorn 26 auf die in 6 gezeigte Weise in die Öffnung des äußeren Rings 22 eingeführt, und dann wird mittels beispielsweise einer Schleiftechnik der äußere Durchmesser des äußeren Rings 22 auf einen vor ab bestimmten oder erforderlichen Wert konfektioniert, beispielsweise durch einen Schleifvorgang, während der konische Dorn 26 an dem äußeren Ring 22 fixiert ist und mit ihm zusammen gedreht wird. Da zu diesem Zeitpunkt die Werkzeug-Bezugsebene 22a in der inneren umfänglichen Oberfläche des äußeren Rings 22 in Oberflächenkontakt mit der äußeren umfänglichen Oberfläche 26a des konischen Dorns 26 gehalten wird und der konische Dorn 26 daher an der inneren umfänglichen Oberfläche des äußeren Rings 22 stabil fixiert ist, wird eine unerwünschte Neigung und/oder eine Verformung des äußeren Rings 22 bezüglich des konischen Dorns 26 während des Endbearbeitungsverfahrens des äußeren Durchmessers kaum auftreten. Es ist also kein kompliziertes Verfahren wie in der Technik bisher erforderlich und das Endbearbeitungsverfahren des äußeren Durchmessers des äußeren Rings 22 kann einfach und genau ausgeführt werden.
In 7 wird eine fünfte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die bezüglich 7 gezeigte Elektrokorrosion vermeidende Wälzlageranordnung ist eine Zylinderrollenlageranordnung, deren äußerer Ring 22 eine Rippe 22b aufweist, die in jeder ihrer entgegen gesetzten Enden definiert ist. Die darin eingesetzten Wälzkörper 23 können innerhalb jeweiliger Aussparungen in der Halterung rollbar gesichert werden, oder die Halterung oder der Käfig können entfallen, um ein vollständiges Kugel- oder Wälzlager zu schaffen. Andere strukturelle Merkmale der in 7 gezeigten Lageranordnung entsprechen denen, die in Verbindung mit der vierten Ausführungsform gezeigt und unter Verweis auf die 5 und 6 beschrieben wurden, weshalb im Sinne einer Verkürzung deren Details nicht wiederholt werden.
Auch in der in 7 gezeigten und beschriebenen Ausführungsform kann, wenn der konische Dorn 26 in die Öffnung des äußeren Rings 22 auf die in 8 gezeigte Weise eingeführt und dann der äußere Durchmesser des äußeren Rings 22 auf einen vorab bestimmten oder erforderlichen Wert konfektioniert wird, während der konische Dorn 26 zusammen mit dem äußeren Ring 22 gedreht wird, der konische Dorn 26 stabil an der inneren umfänglichen Oberfläche des äußeren Rings 22 fixiert sein. Aufgrund dessen kann das Endbearbeitungsverfahren des äußeren Durchmessers des äußeren Rings 22 leicht und genau ausgeführt werden.
Da in der vorangehenden Ausführungsform die Werkzeug-Bezugsebene 22a in dem äußeren Ring 22 als konisch gezeigt und beschrieben wurde, sollte beachtet werden, dass die Werkzeug-Bezugsebene 22a eine axiale Schnittkontur aufweisen kann, die eine gekurvte Oberfläche darstellt, z. B. eine im Wesentlichen bogenförmige Oberfläche, oder eine gestufte Oberfläche, oder durch eine innere umfängliche Oberfläche eines in der inneren umfänglichen Oberfläche des äußeren Rings 22 ausgeformten (nicht gezeigten) ringförmigen Vorsprungs repräsentiert wird.

Claims

Eine Elektrokorrosion vermeidende Wälzlageranordnung, umfassend: ein inneres Laufringelement (2, 21); ein äußeres Laufringelement (3, 22); zumindest eine umfängliche Reihe einer Mehrzahl von Wälzkörpern (4, 23), die zwischen jeweiligen Lagernuten (10, 11, 22c) der inneren und äußeren Laufringelement rollbar eingebracht sind; eine elektrische Isolierschicht (6, 24), die an zumindest einem der inneren und äußeren Laufringelemente ausgeformt ist, um eine umfängliche Oberfläche (3a) und entgegen gesetzte ringförmige Endflächen (3b, 3c) von zumindest einer der inneren und äußeren Lagerelemente zu bedecken, wobei die umfängliche Oberfläche von zumindest einer der inneren und äußeren Lagerelemente mit entweder einem Gehäuse oder einer Welle in Eingriff stehen kann; und eine Werkzeug-Bezugsebene (7, 22a), die in zumindest einem der inneren und äußeren Laufringelemente definiert ist, wobei die Werkzeug-Bezugsebene für ein Verfahren zur Endbearbeitung der elektrischen Isolierschicht oder für die Steuerung der Dicke der Isolierschicht (6, 24) einsetzbar ist, wobei an einer ersten der entgegen gesetzten ringförmigen Endflächen (3b, 3c) die Werkzeug-Bezugsebene (7, 22a) mittels einer Stufe definiert ist, die von der ersten ringförmigen Endfläche des Laufringelements derart vertieft ist, dass eine umfängliche Oberfläche der Stufe um eine erste radiale Distanz von einer inneren umfänglichen Oberfläche des äußeren Laufringelements (3) oder einer äußeren umfänglichen Oberfläche des inneren Laufringelements (2) angeordnet ist, wobei die Stufe nicht von der Isolierschicht (6, 24) abgedeckt ist und zwischen der ersten ringförmigen Endfläche und der inneren umfänglichen Ober fläche des äußeren Laufringelements (3) oder der äußeren umfänglichen Oberfläche des inneren Laufringelements positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass an einer zweiten der entgegen gesetzten ringförmigen Endflächen ein nicht von der Isolierschicht (6, 24) abgedeckter abgeschrägter Abschnitt an einer umfänglichen Kante entsprechend einer Position der Werkzeug-Bezugebene an der ersten ringförmigen Endfläche so vorgesehen ist, dass ein Schnittpunkt (Intersection) zwischen dem abgeschrägten Abschnitt (3d) und der zweiten ringförmigen Endfläche eine zweite radiale Distanz von der inneren umfänglichen Oberfläche des äußeren Laufringelements oder der äußeren umfänglichen Oberfläche des inneren Laufringelements positioniert ist, und wobei die erste radiale Distanz allgemein gleich der zweiten radialen Distanz ist.
Elektrokorrosion vermeidende Wälzlageranordnung nach Anspruch 1, worin die Werkzeug-Bezugsebene (7) von einem unisolierten Oberflächenbereich in der Endfläche des Laufringelements definiert wird, der nicht von der Isolierschicht bedeckt ist.
Elektrokorrosion vermeidende Wälzlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, worin die Werkzeug-Bezugsebene (7) ein Oberflächenbereich ist, der mittels eines Schneidverfahrens von gehärtetem Stahl oder eines Schleifverfahrens ausgeformt ist.