ES2627076T3 - Cojinete de rodamiento - Google Patents

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ES2627076T3 ES13700771.2T ES13700771T ES2627076T3 ES 2627076 T3 ES2627076 T3 ES 2627076T3 ES 13700771 T ES13700771 T ES 13700771T ES 2627076 T3 ES2627076 T3 ES 2627076T3
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Jürgen GIERL
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Abstract

Cojinete de rodamiento, que comprende un anillo externo metálico y un anillo interno metálico con respectivas pistas de rodadura de cuerpos rodantes, así como varios cuerpos rodantes metálicos que ruedan sobre estas pistas de rodadura de cuerpos rodantes, en el que en el anillo externo (2) y/o en el anillo interno (3) está prevista en el lado de pista de rodadura y/o en los cuerpos rodantes (4) una capa de aislamiento eléctrico (11) a partir de una cerámica de óxido, caracterizado porque está prevista una capa adherente (10) entre el cuerpo metálico (8) del anillo externo (2), del anillo interno (3) y/o del cuerpo rodante (4) y la capa de aislamiento (11) y porque la capa adherente (10) está compuesta por un metal, un carburo metálico, un nitruro metálico, un boruro metálico o un siliciuro metálico.

Description

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DESCRIPCION
Cojinete de rodamiento Campo de la invencion
La invencion se refiere a un cojinete de rodamiento, que comprende un anillo externo metalico y un anillo interno metalico con respectivas pistas de rodadura de cuerpos rodantes, as^ como varios cuerpos rodantes metalicos que ruedan sobre estas pistas de rodadura de cuerpos rodantes.
Antecedentes de la invencion
Tales cojinetes de rodamiento se emplean en los mas diversos campos, entre otros tambien en aplicaciones que conducen corriente o que generan corriente tales como por ejemplo motores electricos, en los que por ejemplo el rotor esta montado sobre un cojinete de rodamiento. En tales aplicaciones existe el peligro de un paso de corriente electrica entre el anillo interno y el externo, que conduce a danos en las pistas de rodadura del cojinete de rodamiento y provoca una reduccion de la vida util del cojinete. Aunque se conoce el aislamiento electrico de los componentes de cojinete mediante la aplicacion de capas gruesas adicionales entre el asiento de cojinete y el anillo externo, para lo cual se aplica por ejemplo segun el documento DE 690 16 321 T2 en el lado externo del anillo de cojinete una capa de aislamiento de plastico, precisamente en el caso de tamanos de cojinete mas pequenos estan asociados a ello costes adicionales relativamente considerables, acordes a la clase de aislamiento requerida. Ademas, este aislamiento sirve unicamente para este fin, debiendo tomarse adicionalmente medidas relativas a una mejora de la propiedad tribologica o de la proteccion frente al desgaste. El documento DE 10 2008 024 055 A1 da a conocer un anillo de cojinete asf como un cojinete con una interconexion de material funcional. Se describen anillos de cojinete para cojinetes de rodamiento, que estan compuestos por un anillo de soporte con un anillo funcional, que presenta una capa de borde en la zona de las pistas de rodadura de los cuerpos rodantes. A este respecto, como capa de borde se dan a conocer capas de carbono como diamante, de carburo metalico o de ceramica con tenacidad a la fractura.
Sumario de la invencion
Por tanto, la invencion se basa en el problema de indicar un cojinete de rodamiento, que por un lado este suficientemente aislado, pero por otro lado tambien este mejorado en cuanto a las propiedades tribologicas y/o a la proteccion frente al desgaste.
Para solucionar este problema, en un cojinete de rodamiento del tipo mencionado al principio segun la invencion esta previsto que en el anillo externo y/o en el anillo interno este prevista en el lado de pista de rodadura y/o en los cuerpos rodantes una capa de aislamiento electrico.
En el cuerpo rodante segun la invencion, de manera especialmente ventajosa, la capa de aislamiento electrico esta prevista directamente en la zona de rodadura, es decir tambien se solicita mecanicamente. La capa de aislamiento puede estar prevista o bien en el lado de pista de rodadura en el anillo externo y/o en el anillo interno, siendo ya suficiente la disposicion solo en uno de los anillos en cuanto al aislamiento. Es decir, que en el anillo externo la superficie periferica interna o en el anillo interno su superficie periferica externa esta dotada de una capa de aislamiento de este tipo. Alternativa o adicionalmente, los cuerpos rodantes tambien pueden estar cubiertos en el lado externo con una capa de aislamiento, lo que da lugar igualmente a un aislamiento electrico suficiente, pero como tambien en este caso se solicita de manera rodante la propia capa de aislamiento. Mediante la configuracion correspondiente de la capa de aislamiento o la eleccion de materiales correspondiente pueden alcanzarse ademas con esta capa de aislamiento tambien mejoras de las propiedades tribologicas y/o una proteccion frente al desgaste, despues de que tal como se expone la capa de aislamiento se solicite a su vez mecanicamente durante el funcionamiento del cojinete.
Para un aislamiento electrico suficiente, la capa de aislamiento debe presentar una resistencia de > 200 MQ, cuanto mayor sea la resistencia, mejor. Ademas, la tension disruptiva, a partir de la que se produce una descarga disruptiva, debena ascender al menos a 200 V.
Segun la invencion, la capa de aislamiento es de una ceramica de oxido, por ejemplo de AhO3, SiO2, TO2 o ZrO, no siendo esta enumeracion concluyente. Estas ceramicas de oxidos son por un lado aislantes electricos excelentes, y por otro lado tambien muestran propiedades mecanicas excelentes, que son utiles en particular para la proteccion frente al desgaste. Estas capas de ceramica de oxido pueden depositarse de manera especialmente ventajosa en fase de vapor, por ejemplo por medio de procedimientos de PVD o de PACVD, es decir pueden aplicarse de manera suficientemente fina y con alta calidad. En particular, como consecuencia de la deposicion en fase de vapor, con tales capas de ceramica de oxido tambien pueden conseguirse buenas propiedades tribologicas.
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Entre el cuerpo metalico del anillo externo, del anillo interno y/o del cuerpo rodante asf como la capa de aislamiento esta prevista una capa adherente, que da lugar a una buena union de la capa de aislamiento, la capa de ceramica de oxido descrita.
Una capa adherente de este tipo esta compuesta por una capa de un metal, un carburo metalico, un nitruro metalico, un boruro metalico o un siliciuro metalico, dependiendo naturalmente la eleccion del material de capa adherente usado del material de capa de aislamiento que debe aplicarse, la ceramica de oxido que debe aplicarse.
Ademas, dado el caso adicionalmente a la capa adherente, puede estar prevista una capa de cobertura tribologica que cubre la capa de aislamiento, que por lo demas sirve para ajustar las propiedades tribologicas. Esta capa de cobertura puede ser una capa de carbono amorfo hidrogenado que contiene metal, una capa de carbono amorfo hidrogenado libre de metal o una capa de carbono amorfo hidrogenado modificada, tampoco siendo esta enumeracion concluyente.
Es decir, en general, el cojinete de rodamiento segun la invencion puede presentar una interconexion de capas de multiples estratos, compuesta por una capa adherente, una capa de aislamiento asf como una capa de cobertura, de modo que un sistema de capas optimizado en cuanto a la propiedad de aislamiento electrico, la propiedad tribologica asf como la resistencia al desgaste esta previsto directamente en la zona de rodadura sometida a carga.
Despues de que la capa de aislamiento se haya depositado preferiblemente en fase de vapor, naturalmente es conveniente que tambien, siempre que esten presentes, se depositen la capa adherente y la capa de cobertura igualmente en fase de vapor, preferiblemente con el mismo procedimiento, de modo que a ser posible una configuracion de capas sucesiva sea posible en etapas de trabajo directamente a continuacion unas de otras.
El grosor de capa de la capa de aislamiento debena ser < 15 |im, en particular < 10 |im, lo que es posible sin dificultad, en particular sin dificultad en el caso de la formacion de una capa de ceramica de oxido, en particular en fase de vapor. Si estan previstas adicionalmente la capa adherente y/o la capa de cobertura, entonces el grosor de capa total de la interconexion de capas de multiples estratos debena ser < 25 |im, en particular < 20 |im.
Breve descripcion de los dibujos
Un ejemplo de realizacion de la invencion se representa en los dibujos y se describe mas detalladamente a continuacion. Muestran:
la figura 1 una vista en corte a traves de un cojinete de rodamiento segun la invencion, y
la figura 2 una vista parcial en corte ampliada a traves del anillo externo recubierto por dentro del cojinete de
rodamiento de la figura 1.
Descripcion detallada de los dibujos
La figura 1 muestra un cojinete de rodamiento segun la invencion 1 en forma de un cojinete radial, compuesto por un anillo externo 2, un anillo interno 3 asf como cuerpos rodantes 4 dispuestos entre estos, que estan fijados en una
jaula 5. El anillo externo 2 presenta una pista de rodadura de cuerpos rodantes 6 y el anillo interno una pista de
rodadura de cuerpos rodantes 7, sobre las que ruedan los cuerpos rodantes 4 fijados en una jaula 5, en esta forma en forma de agujas.
Al menos una de las dos pistas de rodadura de cuerpos rodantes 6, 7 y/o el lado externo de cada cuerpo de rodadura 4 esta equipado con una capa de aislamiento electrico, que impide un paso de corriente electrica del anillo interno 3 al anillo externo 2 o viceversa, y asf protege al cojinete frente a danos por corriente que fluye a traves del cojinete. En el ejemplo mostrado se supone que esta capa de aislamiento electrico esta prevista en la pista de rodadura de cuerpos rodantes 6 del anillo externo 2, como se representa de manera ampliada en la figura 2.
La figura 2 muestra una vista parcial en corte del anillo externo 2, compuesto por el cuerpo metalico 8 del anillo externo 2 asf como un sistema de capas de multiples estratos 9, que esta aplicado o previsto en el lado de pista de rodadura.
El sistema de capas 9 mostrado esta compuesto por un lado por una capa adherente 10, que esta aplicada directamente sobre el cuerpo metalico 8 del anillo externo 2. Esta capa adherente puede ser de un metal, un carburo metalico, un nitruro metalico, boruro metalico o siliciuro metalico. La eleccion de material concreta depende del material usado de la capa de aislamiento electrico 11 aplicada sobre esta capa adherente 10. Esta capa de aislamiento electrico 11 es de una resistencia ohmica extremadamente alta, presenta una resistencia electrica de > 200 MQ. La tension disruptiva debena ascender al menos a 200 V. A este respecto, preferiblemente se trata de una capa de ceramica de oxido, por ejemplo de AhO3, SiO2, TO2 o ZrO, no siendo esta enumeracion concluyente. La capa de aislamiento electrico 11 naturalmente tambien puede ser una capa de multiples estratos, que puede estar compuesta por varios estratos de diferentes de los materiales de ceramica de oxido mencionados. Mediante la capa
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de aislamiento electrico 11 se afsla el cojinete de rodamiento 1 visto radialmente, de modo que no se produce ningun paso de corriente a traves del cojinete.
La capa de aislamiento electrico 11 esta cubierta a su vez con una capa de cobertura tribologica 12, por ejemplo de una capa de carbono amorfo hidrogenado que contiene metal (a-C:H:Me), una capa de carbono amorfo hidrogenado libre de metal (a-C:H) o una capa de carbono amorfo hidrogenado modificada (a-C:H), pudiendo ser tambien esta capa de cobertura una capa mixta o capa de multiples estratos compuesta por dos o mas de estos materiales mencionados. Esta enumeracion tampoco es concluyente.
Todo el sistema de capas 9 esta sujeto a solicitacion de rodadura, es decir que los cuerpos rodantes 4 ruedan directamente sobre este sistema de capas 9. A traves de la capa de cobertura tribologica 12 se ajustan las propiedades tribologicas del sistema de capas 9, que tienen un efecto directo sobre el comportamiento de rodadura de los cuerpos rodantes 4. La capa de aislamiento electrico 11 provoca, tal como se describio, el aislamiento de corriente, mientras que la capa adherente 10 conduce a una interconexion firme del sistema de capa de cobertura con el cuerpo metalico 8 del anillo externo.
El grosor de capa total del sistema de capas 9 debena ser < 25 |im, preferiblemente < 20 |im, debiendo tener la capa de aislamiento 11 un grosor no mayor de 15 |im, preferiblemente ser < 10 |im.
La capa de aislamiento 12 se deposita preferiblemente en fase de vapor. Lo mismo es aplicable, siempre que sea posible, tambien para la capa adherente 10 o la capa de cobertura 12, siempre que los materiales de capa usados concretamente lo permitan.
Aunque la figura 2 describe la disposicion del sistema de capas 9 en el anillo externo 2, evidentemente es concebible prever este sistema de capas tambien alternativa o adicionalmente en el cuerpo metalico del anillo interno 3, es decir en su pista de rodadura 7. Naturalmente tanto el anillo externo 2 como el anillo interno 3 pueden estar cubiertos con un sistema de capas de este tipo.
Alternativa o adicionalmente tambien los cuerpos rodantes 4, es decir las agujas, pueden estar cubiertos en el lado externo con este sistema de capas 9. Tambien esto es ventajoso en cuanto a las propiedades de aislamiento, propiedades tribologicas asf como la resistencia al desgaste que deben conseguirse.
Aunque la figura 2 muestra la configuracion de un sistema de capas 9 que comprende las tres capas descritas, evidentemente tambien es posible aplicar por ejemplo solo la capa de aislamiento 11, es decir depositarla por tanto directamente sobre el cuerpo metalico del respectivo componente. Con esto hay por un lado un aislamiento excelente, por otro puede conseguirse naturalmente tambien ya a traves de la capa de aislamiento, por ejemplo en forma de la capa de ceramica de oxido, una resistencia al desgaste extremamente alta asf como buenas propiedades tribologicas. En este caso habna por tanto solo un sistema de una capa. Tambien es concebible la configuracion de un sistema de dos capas, por ejemplo mediante la deposicion adicional de la capa adherente 10 o de la capa de cobertura tribologica 12. Si se configura ahora un sistema de una capa, un sistema de dos capas o un sistema de tres capas depende en ultima instancia del proposito de uso concreto del cojinete de rodamiento 1.
Aunque la figura 1 muestra un cojinete radial, evidentemente tambien es concebible realizar el cojinete de rodamiento como cojinete axial. Por lo demas, la invencion naturalmente no se limita a un cojinete de agujas, mas bien en ultima instancia puede equiparse segun la invencion cualquier tipo de cojinete de rodamiento.
Lista de numeros de referencia
1 cojinete de rodamiento
2 anillo externo
3 anillo interno
4 cuerpo rodante
5 jaula
6 pista de rodadura de cuerpos rodantes
7 pista de rodadura de cuerpos rodantes
8 cuerpo metalico
9 sistema de capas
10 capa adherente
11 capa de aislamiento
12 capa de cobertura

Claims (7)

  1. 5
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    25
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    REIVINDICACIONES
    1. - Cojinete de rodamiento, que comprende un anillo externo metalico y un anillo interno metalico con respectivas pistas de rodadura de cuerpos rodantes, as^ como varios cuerpos rodantes metalicos que ruedan sobre estas pistas de rodadura de cuerpos rodantes, en el que en el anillo externo (2) y/o en el anillo interno (3) esta prevista en el lado de pista de rodadura y/o en los cuerpos rodantes (4) una capa de aislamiento electrico (11) a partir de una ceramica de oxido, caracterizado porque esta prevista una capa adherente (10) entre el cuerpo metalico (8) del anillo externo (2), del anillo interno (3) y/o del cuerpo rodante (4) y la capa de aislamiento (11) y porque la capa adherente (10) esta compuesta por un metal, un carburo metalico, un nitruro metalico, un boruro metalico o un siliciuro metalico.
  2. 2. - Cojinete de rodamiento segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la capa de aislamiento (11) presenta una resistencia de > 200 MQ.
  3. 3. - Cojinete de rodamiento segun una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la capa de aislamiento (11) esta formada por AhO3, SiO2, TO2 o ZrO.
  4. 4. - Cojinete de rodamiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa de
    aislamiento (11) esta cubierta con una capa de cobertura tribologica (12).
  5. 5. - Cojinete de rodamiento segun la reivindicacion 4, caracterizado porque la capa de cobertura (12) es una capa de carbono amorfo hidrogenado que contiene metal, una capa de carbono amorfo hidrogenado libre de metal o una capa de carbono amorfo hidrogenado modificada.
  6. 6. - Cojinete de rodamiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el grosor de capa de
    la capa de aislamiento (11) es < 15 |im, en particular < 10 |im, en el que en el caso de estar presente una capa
    adherente (10) y/o una capa de cobertura (12) el grosor de capa total es < 25 |im, en particular < 20 |im.
  7. 7. - Cojinete de rodamiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa de
    aislamiento (11), la capa adherente (10) y/o la capa de cobertura (12) se han producido en un procedimiento PVD o un procedimiento PACVD.
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