DE10161820A1

DE10161820A1 - Elektrokorrosionsbeständiger Wälzlageraufbau

Info

Publication number: DE10161820A1
Application number: DE10161820A
Authority: DE
Inventors: Tomoatsu Murata; Hideji Ito; Akihiko Tomiya; Couji Masuoka
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2001-12-14
Publication date: 2002-09-05

Abstract

In einem Lagerring (1), der eine mit Keramik bespritzte Isolationsschicht (3) aufweist, die durch die Benutzung eines thermischen Spritzverfahrens gebildet wird, erscheinen eine Mehrzahl von Poren (4) in der mit Keramik besprühten Isolationsschicht (3), die durch feinverteilte Partikel (5) eines anorganischen Pulvers abgedichtet werden. Porenabdichtung wird durch Imprägnierung mit einer flüssigen Mischung eines flüchtigen organischen Lösungsmittels und des anorganischen Pulvers in den Poren (4) durchgeführt, gefolgt von einer Verflüchtigung des organischen Lösungsmittels, um dadurch die feinverteilten Partikel (5) innerhalb der Poren (4) zu hinterlassen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf einen Wälzlageraufbau zur Verwendung in einem Traktionsmo tor, einer Antriebsvorrichtung, Achsen und anderen beweglichen Komponenten von Bahnwaggons, und insbesondere auf einen Wälzla geraufbau, der in einem Umfeld benutzt wird, das eine den Wälz lageraufbau aufnehmende Struktur erfordert, dass der Wälzla geraufbau gegen Elektrokorrosion beständig ist, mit der Ab sicht, den Fluss von elektrischem Strom durch den Wälzlagerauf bau zu beseitigen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Fertigung einer äußeren Laufrille für den Wälzla geraufbau, auf einem keramikbeschichteten Lagerring, der darin verwendet wird, und auf ein Verfahren zur Abdichtung von Poren in einer darin benutzten keramikbeschichteten, elektrisch iso lierten Auskleidung.

Wenn ein Erdungsschuh zur Verbindung der Elektrizi tätsversorgungsanlage eines Bahnwaggons mit den Schienen über die Räder unvollständig ist, erlaubt es das Wälzlager, das im allgemeinen in Elektrizitätsversorgungsanlagen von Schienen fahrzeugen benutzt wird, dass elektrischer Strom zwischen den Rädern und der Schiene über Komponenten des Wälzlageraufbaus wie der inneren und äußeren Laufrille (Rillen- bzw. Lagerele ment, race) und den Wälzkörpern fließt. Aus diesem Grund beo bachtet man oft, dass Funken zwischen den Wälzlagern und einer Laufrille der äußeren oder inneren Laufrille auftreten, was zu Elektrokorrosion führt, und was schließlich die Lebenszeit des Lageraufbaus reduziert.

Angesichts des Vorangehenden ist ein Wälzlager-Aufbau vorgeschlagen worden, bei welchem eine aus Kunstharz herge stellte Isolierungs-Auskleidung (layer bzw. lining) eingesetzt wird und auf die Passoberfläche der äußeren Laufrille gesetzt wird, die in Kontakt mit einem Gehäuse steht. Da die harzhalti ge Isolierungs-Auskleidung jedoch einen relativ großen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, entsteht zwischen der äußeren Laufrille und dem Gehäuse unter Einfluss von Wärme, die sich während des Betriebes des Wälzlageraufbaus entwickelt, ei ne unerwünschte Lücke.

Unter Berücksichtigung, dass ein Keramikmaterial als Material für die Isolierungs-Auskleidung bevorzugt wird, da es einen kleineren linearen Wärmeausdehnungs-Koeffizienten und bessere elektrische Isolationseigenschaften besitzt, ist vorge schlagen worden, auf der äußeren Laufrille eine keramische Aus kleidung als isolierende Auskleidung durch die Verwendung eines thermischen Spritzverfahren zu bilden.

Unter Berücksichtigung der Eigenschaft einer ther misch aufgespritzten Ablagerung, die Keramik aufweist, daß eine isolierende Auskleidung eine Mehrzahl von darin enthaltenen (übriggelassenen) Poren besitzt und dementsprechend eine Ab dichtungsbehandlung erfordert, die zum Abdichten dieser Poren führt, kann eine isolierende Auskleidung gute elektrische Isola tionseigenschaften zeigen. Wie zum Beispiel in der japanischen offengelegten Gebrauchsmusterveröffentlichung No. 60-85626 of fenbart ist, wird die Abdichtungsbehandlung im allgemeinen durch Auffüllen der Poren mit einem synthetischen harzigen Ma terial durchgeführt.

Die in der mit Keramik beschichteten, isolierenden Auskleidung gebildeten Poren, gebildet durch die Benutzung des thermischen Spritzverfahrens, tendierten dazu, an einem Werk stück - so zum Beispiel Lagerringen - zu kleben, nachdem ein pulverförmiges Material, das aufgespritzt wurde, bei einer er höhten Temperatur geschmolzen ist. Die Poren in der mit Kera mik beschichteten, isolierenden Auskleidung variieren in Größe, von Mikroporen, die durch Rissbildung entstanden sind, bis zu Poren, die zwischen den pulverförmigen Partikeln, ohne ausrei chend geschmolzen worden zu sein, vorliegen, als die bespritzte Auskleidung durch Schmelzen der abgelagerten pulvrigen Partikel gebildet worden ist. Damit dementsprechend die in der Größe va riierenden Poren ausreichend mit synthetischem harzigen Materi al abgedichtet werden können, so dass eine ausreichende Leis tung gezeigt werden kann, ist es erforderlich, sorgfältig Mate rial auszuwählen, das eine zugehörige Permeabilität aufweist, und ein Verfahren, das es erlaubt, in das Material einzudringen einschließlich etwa Imprägnierung unter Atmosphärenverhältnis sen, Imprägnierung unter Vakuumverhältnissen und Imprägnierung unter Druckverhältnissen. Jedoch würde, außer die Bedingungen des benutzten Materials, die Prozesstemperatur und die Drucksteuerung sind geeignet geregelt, die elektrische Isolie rungsleistung beträchtlich beeinträchtigt sein. Aus diesem Grund ist der Abdichtungsbehandlung schwer durchzuführen und aufwendig. Ferner, da es schwierig ist, das Keramikmaterial in Verbindung mit einem Material zu bringen, das benutzt wird, um Lagerringe des Wälzlageraufbaus herzustellen, und, da es schwierig ist, thermisch gespritzt zu werden, bringt die Benut zung des Keramikmaterials ein Problem im Hinblick auf den Zu sammenhalt zwischen der äußeren Laufrille und dem Gehäuse. Auch hat es sich als problematisch herausgestellt, dass, wenn die äußere Laufrille mittels einer Presspassung mit dem Gehäuse verbunden wird, die keramische Auskleidung dazu neigt, sich ab zulösen.

Um die vorgenannten Probleme wesentlich zu überwin den, offenbart die offengelegte japanische Gebrauchsmusteran meldung Nr. 2-46119 beispielsweise eine dreischichtige Ausklei dung, die aus einer äußeren Metallschicht, einer dazwischenlie genden keramischen Isolationsschicht und einer inneren Metall schicht hergestellt ist, und die auf einer Oberfläche der äuße ren Laufrille aufgebracht ist, die an das Gehäuse angepasst ist. Jede dieser Schichten wird durch ein thermisches Spritz verfahren gebildet. Von den drei Schichten wird die innere Me tallschicht angesichts der Tatsache verwendet, dass das kerami sche Material, das die Isolationsschicht bildet, weniger gut an dem Material des Laufrings des Wälzlageraufbaus haftet und nicht einfach thermisch bespritzt werden kann. Die äußere Me tallschicht wird benutzt, um ein Abschälen (Abpellen) der Iso lierschicht zu minimieren, was ansonsten geschehen würde, wenn die äußere Laufrille mit dem Gehäuse mittels einer Presssitzan passung verbunden sein würde.

Wie oben beschrieben, sind die innere und äußere Metall schicht sowie die keramische Isolationsschicht der dreischich tigen Auskleidung sämtlichst durch die Benutzung eines thermi schen Spritzverfahrens gebildet. Das thermische Spritzverfahren ist jedoch aufwendig, und, da der oben diskutierte Lageraufbau eine dreischichtige Auskleidung verwendet, nimmt der entstehen de Aufwand für das Durchführen des thermischen Spritzens den größten Teil der beim Herstellen des Wälzlageraufbaus entste henden Gesamtherstellungskosten ein, was zu einem erhöhten Preis des Wälzlageraufbaus führt.

Ferner bringt im Falle des konischen Wälzlagers die Bildung der dreischichtigen Auskleidung eine große Wahrschein lichkeit des Auftretens von Graten an entsprechenden Abschnit ten der thermisch bespritzten Auskleidung, benachbart gegenü berliegenden Endflächen eines Lagerrings eines großen Durchmes sers. Mit anderen Worten, während Luft gleichzeitig während des thermischen Spritzens aus Kühlungsgründen eingeblasen wird, da mit eine unerwünschte Zunahme der Temperatur eines Stahlwerk stücks als Grundwerkstoff für den Lagerring unterdrückt wird, wird das dann thermisch bespritzte Material ebenso gekühlt, be gleitet durch das Entstehen einer Schrumpfungskraft. Aufgrund dieser Schrumpfungskraft tendiert die Bindungsstärke zwischen der thermisch bespritzten Auskleidung und dem Stahlwerkstück dazu, sich zu verringern, was zur Bildung von Graten führt.

In einem Versuch, den Aufwand, der in der Umsetzung des oben diskutierten thermischen Spritzens betrieben wird, zu reduzieren, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung die japanische Patentanmeldung No. 2000-236791 eingereicht, die ei ne doppelschichtige Struktur vorschlägt, die die vollständige Beschichtungsschicht bedeckt. Jedoch hat es sich gezeigt, dass Belastungsaspekte, die auf Bereiche des Lagerrings wirken, wo die beschichtete Schicht gebildet ist, von Ort zu Ort variieren und dementsprechend die Benutzung der doppelschichtigen Struk tur für die vollständig beschichtete Schicht weit von der Ren tabilität bezogen auf Bearbeitungsaufwand und verfügbare Funk tionalitäten entfernt ist.

Auch aufgrund des in Fig. 23A gezeigten konventio nellen Schleifprozesses, der auf eine äußere Laufrille 26 eines konischen Wälzlagers wirkt, ist es allgemein üblich, zuerst ge genüberliegende Endflächen B und C der äußeren Laufrille gleichzeitig zu schleifen, dann eine äußere periphere Oberflä che D mit den Endflächen B und C, die als Referenzebene verwen det werden, zu schleifen, oder durch Benutzung eines nicht zentrierten (centerless) Schleifverfahrens, und schließlich ei nen Laufring E der äußeren Laufrille zu schleifen, während die äußere Laufrille von der Endfläche B abgestützt wird und die äußere periphere Oberfläche D als Referenzebene verwendet wird. Dieses Verfahren ist dahingehend zufriedenstellend, dass das konische Wälzlager mit einer hohen Maß- und Rotationsgenauig keit hergestellt werden kann.

Im Gegensatz zu dem oben diskutierten standardgemäßen konischen Wälzlager ist ein elektrokorrosionsbeständiges koni sches Wälzlager, das im allgemeinen in dem Umfeld benutzt wird, wo notwendig ein Strom innerhalb des Wälzlagers fließt, so aus gebildet, dass die gegenüberliegenden Endflächen B und C sowie eine äußere periphere Oberfläche D der äußeren Laufrille 26 mit einer elektrisch isolierenden Auskleidung (beschichtete Schicht) 27, wie in Fig. 23B gezeigt, beschichtet sind. Diese elektrisch isolierende Auskleidung 27 wird im allgemeinen durch thermisches Spritzen eines Keramikmaterials allein oder einer Mischung eines Keramikmaterials und eines metallischen Materi als in einer Vielzahl von Falten (plies) gebildet.

Jedoch tendiert bei dem konventionellen thermischen Spritzverfahren die Dicke des thermisch bespritzten Materials dazu, beträchtlich zu variieren, und ein gleichförmiges thermi sches Spritzen ist schwer zu erreichen, infolgedessen führt es zu einer beträchtlichen Reduktion in der Maßgenauigkeit des äu ßeren Durchmessers und der Breite und der Rotationsgenauigkeit nach dem thermischen Spritzen, sowie zu einem Zuwachs eines Fehlers in der Schichtdicke.

Aus diesem Grunde ist es, falls ein Schleifen der ge genüberliegenden Endflächen B und C sowie einer äußeren peri pheren Oberfläche D der äußeren Laufrille 26 nach dem thermi schen Spritzen in einer ähnlichen Weise durchgeführt wird, wie der Schleifprozess, der benutzt wird, die äußere Laufrille des standardisierten, bereits diskutierten, konischen Wälzlagers zu schleifen, schwierig, den Schleifprozess so durchzuführen, dass die Variation der Schichtdicke der isolierenden Auskleidung 27 unterdrückt wird, was die elektrische Isolierungsleistung be einflusst. Dieses Problem ist ebenso in selbstausrichtenden Wälzlagern und selbstausrichtenden Kugellagern gefunden worden.

Dementsprechend ist mit der vorliegenden Erfindung beabsichtigt, durch Lösung der oben diskutierten Probleme einen Wälzlageraufbau vorzusehen, der eine exzellente Beständigkeit gegen Elektrokorrosion aufweist.

Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfin dung, einen mit Keramik bespritzten beschichteten Lagerring vorzusehen, der eine exzellente Beständigkeit gegen Elektrokor rosion sowie verringerte Unterschiede in der Isolationsleistung zeigt, sowie ferner eine Abdichtungsmethode zur Porenabdichtung zu schaffen, bei der die isolierende Auskleidung durch thermi sches Spritzen eines Keramikmaterials, in einer relativ einfa chen Behandlung und Beschaffenheit, gebildet wird.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, einen elektrokorrosionsbeständigen Wälzlageraufbau vorzusehen, der eine exzellente elektrische Isolationseigenschaft aufweist und in dem aufgrund der Vereinfachung eines thermischen Spritz prozesses die Anzahl der Bearbeitungsschritte und die Bearbei tungszeit vorteilhaft reduziert werden kann, während eine aus reichende Haftfähigkeit der isolierenden Auskleidung an dem La gerring oder eine Beständigkeit vor Abblättern sichergestellt wird, die andernfalls während einer Presspassung auftritt, so wie um ein Auftreten eines Grates in der thermisch bespritzten Auskleidung bei gegenüberliegenden Endflächen auf einer Seite mit großem Durchmesser während einer Bearbeitung zu vermeiden.

Außerdem ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Er findung, einen elektrokorrosionsbeständigen Lageraufbau und ein Verfahren zur Herstellung der äußeren Laufrille vorzusehen, wo bei eine Variation und ein Fehler in der Dicke der mit Keramik bespritzten isolierenden Auskleidung, die gebildet ist, um ge genüberliegende Endflächen und eine äußere periphere Oberfläche einer äußeren Laufrille zu bedecken, minimalisiert sind, so dass eine günstige Maßgenauigkeit, Rotationsgenauigkeit und ex zellente elektrische Isolationseigenschaften sichergestellt werden können.

Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung bzw. das Verfahren nach den unabhängigen Patentansprüchen gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen be schrieben.

Ein mit Keramik bespritzter Lagerring ist entspre chend eines ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung ein La gerring, der eine mit Keramik bespritzte Isolationsschicht auf weist, die durch ein thermisches Spritzverfahren entstanden ist, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass Poren, die in der mit Keramik bespritzten Isolationsschicht auftreten, durch ein feinverteiltes anorganische Pulver abgedichtet werden.

Im allgemeinen hat anorganisches Material physikali sche Eigenschaften, die es weniger empfindlich gegenüber Schwankungen in Umweltbedingungen, wie zum Beispiel Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit, machen. Wenn aus diesem Grund das feinverteilte anorganische Pulver als Abdichtungsmaterial benutzt wird, kann eine stabilisierende Porenabdichtung durch geführt werden, ohne Notwendigkeit, streng die Bedingungen des Materials, wie Temperatur, Behandlungsdruck und so weiter, zu beachten. Folglich kann durch Stabilisierung des Porenabdich tungsprozesses elektrisch leitendes Material, das in die mit Keramik bespritzte Isolationsschicht eindringt, zum Beispiel gasförmige oder flüssige elektrisch leitende Materialien wie etwa eine Dampfkomponente und/oder eine Feuchtigkeitskomponen te, die in der umgebenden Atmosphäre des Lagerrings vorhanden sind, abgeschirmt werden, um eine geeignete elektrische Isolie rungsleistung sicherzustellen. Auch ist ein Durchführen der Po renabdichtung hinreichend einfach, und die Poren können durch einen relativ einfachen Prozess abdichtet werden, wodurch der Bearbeitungsaufwand reduziert wird.

Ein Verfahren zur Abdichtung einer mit Keramik be spritzten Isolationsschicht entsprechend eines zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung enthält die Schritte zur Imprägnie rung der mit Keramik bespritzten Isolationsschicht, die auf ei ner Oberfläche eines Werkstücks durch die Benutzung eines ther mischen Spritzverfahren gebildet wird, mit einer flüssigen Mi schung eines organischen Lösungsmittels sowie mit einem fein verteilten anorganischen Pulver, damit die flüssige Mischung in die Poren eindringt; und Ruhen lassen der mit Keramik bespritz ten Isolationsschicht oder Erwärmen der mit Keramik bespritzten Isolationsschicht, so dass nach dem Verflüchtigen der organi schen Lösungsmittel Partikel des feinverteilten anorganischen Pulvers innerhalb der Poren verbleiben.

Gemäß diesem Aspekt, bei dem die flüssige Mischung der flüchtigen organischen Lösungsmittel mit dem feinverteilten anorganischen Pulver zur Imprägnierung eingesetzt wird, kann das feinverteilte anorganische Pulver einfach in die Poren der mit der Keramik bespritzten Isolationsschicht eindringen, und durch das Zulassen, dass sich das Lösungsmittel verflüchtigt, können nur feinverteilte Partikel des anorganischen Pulvers in nerhalb der Poren verbleiben. Dadurch kann mit einem verein fachten Prozess eine stabilisierte Abdichtung erreicht werden.

Ein elektrokorrosionsbeständiger Wälzlageraufbau weist entsprechend eines dritten Aspektes der vorliegenden Er findung einen Lagerring auf, der eine periphere Oberfläche be sitzt, die so angepasst ist, dass sie in engem Kontakt mit ei nem Gehäuse oder einer Welle gehalten wird, wobei der Lagerring eine Belastungsseite und eine Nichtbelastungsseite an gegenü berliegenden Endflächen aufweist, und eine auf dem Lagerring gebildete Beschichtung, so dass die gegenüberliegenden Endflä chen und die periphere Oberfläche davon bedeckt sind. Ein Be reich dieser Beschichtung, der die periphere Oberfläche des La gerrings bedeckt, ist von einer mehrschichtigen Struktur, die eine mit Keramik bespritzte Isolationsschicht und eine Metall schicht aufweist. Ein anderer Bereich der Beschichtung, der die nichtbelastete (nichtbelastungsseitige) Endfläche des La gerrings bedeckt, besitzt eine kleinere Anzahl von Schichten als die mehrschichtige Struktur mit der mit Keramik bespritzten Isolationsschicht, die ganz außen liegt. Ein weiterer Bereich der Beschichtung, der die belastete (belastungsseitige) Endflä che bedeckt, ist von derselben mehrschichtigen Struktur, welche die äußere periphere Oberfläche des Lagerrings bedeckt.

Folglich kann, da die Anzahl der Schichten dieses Be schichtungsbereiches, welcher die nichtbelastete Endfläche des Lagerrings bedeckt, auf einen Wert reduziert sein, der kleiner als der der mehrschichtigen Struktur ist, die die periphere O berfläche des Lagerrings bedeckt, d. h., da ein Bereich der be spritzten Schicht reduziert ist, der thermische Spritzprozess ebenfalls entsprechend vermindert wird, so dass es ermöglicht wird, die Anzahl der Prozessschritte und die Bearbeitungszeit zu reduzieren, und dementsprechend kann der Aufwand reduziert werden. Der Bereich, wo die Schichtenanzahl der bespritzten Schicht reduziert ist, ist derjenige Bereich, der die nichtbe lastete Endfläche des Lagerrings bedeckt, und in demjenigen Be reich, wo die Anzahl der Schichten reduziert ist, bleibt die mit Keramik bespritzte Isolationsschicht die äußerste Schicht, und dementsprechend besteht kein Problem mit nichtausreichender Stärke der Beschichtung und es kann während der Benutzung des Lageraufbaus und/oder dessen Anbringen eine ausreichende elekt rische Isolationseigenschaft sichergestellt werden. Folglich kann, während keinerlei Reduktion der Funktionalität der Be schichtung entsteht, Aufwand durch Reduktion der bespritzten Schichten reduziert werden.

Der elektrokorrosionsbeständige Lageraufbau ist, ent sprechend einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein elektrokorrosionsbeständiger Lageraufbau, bei dem eine äußere, auf einem Lagergehäuse zu befestigende Laufrille eine äußere periphere Oberfläche sowie erste und zweite gegenüberliegende Endflächen aufweist, und eine Beschichtung, die auf der äußeren Laufrille gebildet ist, so dass diese von der ersten Endfläche zu der zweiten Endfläche die äußere periphere Oberfläche be deckt. Die Beschichtung weist eine mit Keramik bespritzte Iso lationsschicht auf, die durch ein thermisches Spritzverfahren und eine metallische Schicht gebildet ist. Dieser elektrokor rosionsbeständige Lageraufbau ist gekennzeichnet dadurch, dass eine Referenzebene zum Abschleifen der äußeren peripheren Ober fläche und der ersten und zweiten Endfläche der äußeren Lauf rille durch eine innere periphere Oberfläche der äußeren Lauf rille definiert ist.

Entsprechend dieses Aspektes müssen, wenn nachträg lich die Beschichtung thermisch aufgespritzt wurde, die Endflä chen und die äußere periphere Oberfläche der äußeren Laufrille geschliffen werden, und die äußere Laufrille kann dem Schleif prozess unterworfen werden, wobei die äußere Laufrille durch die Referenzebene abgestützt ist, die an seiner inneren peri pheren Oberfläche definiert ist. Selbst wenn daher mögliche Va riationen mögliche Variation und Fehler der Schichtdicke der mit Keramik bespritzten Isolation in der Phase der Beschichtung der äußeren Laufrille auftreten, kann die aufgetragene Be schichtung auf den Endflächen und der äußeren peripheren Ober fläche der äußeren Laufrille auf eine erforderliche Schichtdi cke geschliffen werden, und dementsprechend weist der elektro korrosionsbeständige Lageraufbau eine günstige Maßgenauigkeit sowie eine Rotationsgenauigkeit auf, und eine elektrische Iso lierungseigenschaft kann erhalten werden.

Ein Verfahren zur Herstellung einer äußeren Laufrille für einen elektrokorrosionsbeständigen Lageraufbau entsprechend eines fünften Aspektes der vorliegenden Erfindung ist ein Ver fahren zur Herstellung der äußeren Laufrille für den elektro korrosionsbeständigen Lageraufbau, der in der Form eines koni schen Wälzlageraufbaus ist. Dieses Verfahren weist einen ersten Prozess zur Herstellung der äußeren Laufrille auf, der die Schritte zur Bildung einer inneren peripheren Oberfläche in ei nem Laufring enthält, welcher eine konisch zulaufende Oberflä che bildet, und Bilden einer Beschichtung, die eine mit Keramik bespritzte Isolationsschicht aufweist, die durch ein thermi sches Spritzverfahren erreicht wird, sowie eine metallische Schicht, die sich von einer Endfläche zu der gegenüberliegenden Endfläche der äußeren Laufrille über eine äußere periphere O berfläche derselben erstrecken; und einen zweiten Prozess des Abschleifens der Endflächen und der äußeren peripheren Oberflä che der äußeren Laufrille, die dann dem ersten Prozess unter worfen waren, unter Benutzung einer in den Laufring eingreifen den Einspannvorrichtung (Lehre), welche eine konische Oberflä che aufweist, wobei die äußere Laufrille dem ersten Prozess un terworfen war und, der Laufring als Referenzebene benutzt wird.

Mit dieser Methode kann, da der Laufring der äußeren Laufrille, der eine konische Oberfläche aufweist, als Referenz oberfläche benutzt wird, ohne die Notwendigkeit einer speziel len Referenzoberfläche auf der äußeren Laufrille im konischen Wälzlageraufbau, ein präzises Schleifen erreicht werden. Aus diesem Grund kann mit einer vereinfachten Methode derjenige Be reich der Beschichtung, der die Endflächen und äußere periphere Oberfläche der äußeren Laufrille überdeckt, auf eine erforder liche Schichtdicke geschliffen werden, und dementsprechend weist der elektrokorrosionsbeständige, konische Wälzlageraufbau eine günstige Maßgenauigkeit sowie eine Rotationsgenauigkeit auf, und eine elektrische Isolierungsleistung kann hergestellt werden.

Ein Verfahren zur Herstellung einer äußeren Laufril le für einen elektrokorrosionsbeständigen Lageraufbau entspre chend eines sechsten Aspektes der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der äußeren Laufrille für den e lektrokorrosionsbeständigen Lageraufbau. Diese Methode weist einen ersten Prozess zur Herstellung der äußeren Laufrille auf, welcher einen Schritt zur Bildung einer inneren peripheren O berfläche in einem Laufring aufweist, und einen Schritt zur De finition einer Referenzoberfläche, die eine zylindrische Ober fläche ist, die mit einer äußeren peripheren Oberfläche auf ei ner inneren Peripherie konzentrisch ist; und einen zweiten Pro zess des Schleifens gegenüberliegender Endflächen und der äuße ren peripheren Oberfläche der äußeren Laufrille, die dem ersten Prozess unterworfen war, durch Benutzung einer Lehre bzw. Ein spannvorrichtung, die mit der Referenzoberfläche in Eingriff treten kann.

Entsprechend dieser Methode können die gegenüberlie genden Endflächen und die äußere periphere Oberfläche der äuße ren Laufrille geschliffen werden, während die zu bearbeitende, äußere Laufrille mit der Referenzebene abgestützt wird, die durch die zylindrische Oberfläche beschrieben wird, die in ei ner inneren Peripherie der äußeren Laufrille in konzentrischer Beziehung mit der äußeren peripheren Oberfläche der äußeren Laufrille definiert ist. Jener Bereich der mit Keramik be spritzten Isolationsschicht, der die Endflächen und die äußere periphere Oberfläche der äußeren Laufrille bedeckt, kann aus diesem Grund bis zu einer erforderlichen Schichtdicke geschlif fen werden, und dementsprechend weist der elektrokorrosionsbe ständige Lageraufbau eine günstige Maßgenauigkeit sowie eine Rotationsgenauigkeit auf und eine elektrische Isolierungsleis tung kann hergestellt werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden deutlicher durch die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den anlie genden Zeichnungen. Bei den anliegenden Zeichnungen bezeichnen identische Bezugszeichen identische Komponenten in den ver schiedenen Ansichten, und

Fig. 1 ist ein erläuterndes Diagramm, das einen Längsschnitt eines mit Keramik bespritzten Lagerrings zeigt, entsprechend eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, und eine davon vergrößerte konzeptio nelle Ansicht eines Bereichs;

Fig. 2 ist ein Längsschnitt des mit Keramik be spritzten Lagerrings entsprechend eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ist ein Längsschnitt des mit Keramik be spritzten Lagerrings entsprechend eines dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ist ein Längsschnitt der mit Keramik be spritzten Lagerrings entsprechend eines vierten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ist eine teilweise Längsansicht, welche die Poren konzeptionell zeigt, die in dem mit Keramik bespritzten Lagerring vorliegen;

Fig. 6A und 6B sind schematische Diagramme, die eine der Poren in dem mit Keramik bespritzten Lagerring vor be ziehungsweise nach dem Abdichten zeigen;

Fig. 7 ist ein schematisches Diagramm, das den Ab lauf eines verwendeten Porenabdichtungsprozesses in der vorlie genden Erfindung zeigt;

Fig. 8 ist eine schematische Längsansicht, die ein erhaltenes Ergebnis nach der Wiederabdichtung der Poren konzep tionell zeigt;

Fig. 9 ist ein teilweiser Längsschnitt eines elekt rokorrosionsbeständigen Wälzlageraufbaus entsprechend eines fünften bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Er findung;

Fig. 10 ist ein Längsschnitt eines Lagersystems, das die elektrokorrosionsbeständigen Wälzlageraufbauten verwendet;

Fig. 11A ist ein teilweiser Längsschnitt, der bei vergrößertem Maßstab eine äußere Laufrille des elektrokorrosi onsbeständigen Wälzlageraufbaus zeigt;

Fig. 11B ist eine gleichartige Ansicht wie Fig. 11A, die eine äußere Laufrille des konventionellen Wälzla geraufbaus zeigt;

Fig. 12 ist eine gleichartige Ansicht wie Fig. 11A, die ein sechstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegen den Erfindung zeigt;

Fig. 13 ist ein teilweiser Längsschnitt von eines Lageraufbaus entsprechend eines siebten bevorzugten Ausfüh rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 14 ist ein erläuterndes Diagramm, das den Ab lauf eines Schleifprozesses zeigt, der auf die äußere Laufrille des elektrokorrosionsbeständigen Wälzlageraufbaus entsprechend eines achten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung angewendet wird;

Fig. 15 ist eine Längsansicht des elektrokorrosions beständigen Wälzlageraufbaus entsprechend einem achten bevor zugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 16 ist ein teilweiser Längsschnitt, der bei vergrößerten Maßstab einen Bereich der äußeren Laufrille des elektrokorrosionsbeständigen Wälzlageraufbaus zeigt, die in Fig. 15 gezeigt wurde;

Fig. 17 ist ein Längsschnitt der äußeren Laufrille des elektrokorrosionsbeständigen Wälzlageraufbaus entsprechend eines neunten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 18 ist ein erläuterndes Diagramm, das den Ab lauf des Schleifprozesses zeigt, der in der äußeren Laufrille des elektrokorrosionsbeständigen Wälzlageraufbaus angewendet wird, die in Fig. 17 gezeigt wurde;

Fig. 19 ist ein Längsschnitt, der die äußere Lauf rille des elektrokorrosionsbeständigen Wälzlageraufbaus ent sprechend eines zehnten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 20 ist ein Längsschnitt eines selbstausrichten den Wälzlageraufbaus, der ein Beispiel des elektrokorrosionsbe ständigen Wälzlageraufbaus ist;

Fig. 21 ist ein Längsschnitt eines selbstausrichten den Kugellageraufbaus, der ein Beispiel des elektrokorrosions beständigen Wälzlageraufbaus ist;

Fig. 22 ist ein teilweiser Längsschnitt des elektro korrosionsbeständigen Wälzlageraufbaus entsprechend eines elf ten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfin dung; und

Fig. 23A und 23B sind teilweise Längsschnitte ei ner äußeren Laufrille eines aus dem im Stand der Technik be kannten Wälzlageraufbaus.

Ein erstes und zweites Ausführungsbeispiel der vor liegenden Erfindung wird zuerst mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben.

Wie in Fig. 1 gezeigt, enthält ein mit Keramik be spritzter Lagerring 1, wie drin gezeigt, eine mit Keramik be spritzte Isolationsschicht 3, die durch die Benutzung eines thermischen Spritzverfahrens auf einer Oberfläche eines Lager ringelements 2 gebildet ist, das aus Stahl hergestellt wurde. Wie konzeptionell in einem Kreis bei einem vergrößerten Maßstab im oberen rechten Bereich der Zeichnung gezeigt wird, um schließt dieser Kreis einen Bereich der mit Keramik bespritzte Isolationsschicht 3, gezeigt durch A, Poren 4 in der mit Kera mik bespritzte Isolationsschicht 3, die durch feinverteilte an organische Partikel abgedichtet sind. Der dargestellte Lager ring 1 dient zum Beispiel als äußere Laufrille eines Wälzla geraufbaus.

Obwohl in dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel der La gerring 1 als eine äußere Laufrille (Lauf- bzw. Lagerring) ei nes zylindrischen Wälzlageraufbaus gezeigt worden ist, kann die vorliegende Erfindung ebenso auf die äußere Laufrille eines Rillenkugellageraufbaus, wie in Fig. 3 gezeigt, angewendet werden. Der Lagerring 1 braucht nicht immer von der äußeren Laufrille begrenzt sein, sondern könnte eine innere Laufrille (Lauf- bzw. Lagerring) des zylindrischen Wälzlageraufbaus oder des Rillenkugellageraufbaus sein, wie in Fig. 2 oder 4 ge zeigt. Wo der Lagerring 1 die äußere Laufrille bildet, ist die mit Keramik bespritzte Isolationsschicht 3 abgelagert worden, um den gesamten äußeren Oberflächenbereich der äußeren Laufril le einschließlich gegenüberliegender Endflächen und eine äußere periphere Oberfläche davon zu bedecken, während, wo der Lager ring 1 die innere Laufrille bildet, wird die mit Keramik be spritzte Isolationsschicht 3 abgelagert, um den gesamten inne ren Oberflächenbereich der inneren Laufrille einschließlich ge genüberliegender Endflächen und eine innere periphere Oberflä che davon zu bedecken. Wenn der Lagerring 1, der die mit Kera mik bespritzte Isolationsschicht 3 aufweist, zusammen mit der inneren Laufrille oder der äußeren Laufrille sowie Wälzelemen ten kombiniert wird, kann ein elektrokorrosionsbeständiger Wälzlageraufbau entstehen.

Ein Abdichtungsprozess zur Abdichtung von Poren in der mit Keramik bespritzten Isolationsschicht 3 wird nun be schrieben. Wie konzeptionell in Fig. 5 gezeigt ist, hat die mit Keramik bespritzte Isolationsschicht 3, die auf einer Ober fläche eines Werksstücks 2A durch die Benutzung eines thermi schen Spritzverfahren gebildet wurde, eine Vielzahl von Poren 4, die zwischen gespitzten pulvrigen Partikeln 6 gebildet wer den, die unzureichend geschmolzen worden sind. Das gezeigte Werkstück 2A repräsentiert das Lagerringelement 2, das in Fig. 1 gezeigt ist. Wie in Fig. 6A gezeigt, könnten einige der Po ren 4 sich vollständig über die Dicke der mit Keramik bespritz ten Isolationsschicht 3 ausdehnen sowie mit entsprechenden O berflächenbereichen des Werkstücks 2A, infolgedessen mit der Atmosphäre, in Kontakt stehen.

Eine Mischung eines hochflüchtigen organischen Lö sungsmittels wie zum Beispiel Aceton, Ethanol, Alkohol oder dergleichen mit einem feinverteilten Pulver von anorganischem Material, wie zum Beispiel Kieselerde oder Keramik, etwa Alumi niumoxid oder dergleichen, wird in die Poren 4 imprägniert, wie in Fig. 7(A) gezeigt, und danach wird das Werkstück 2A ruhen gelassen oder erwärmt, um das organische Lösungsmittel zu ver flüchtigen, wie in Fig. 7(B) gezeigt ist, so dass nur die feinverteilten anorganischen Partikel 5, aufgefüllt in den Po ren 4, erhalten bleiben.

In der Folge können, da die Poren 4 mit dem feinver teilten anorganischen Partikel 5 aufgefüllt worden sind, wie in Fig. 6B gezeigt, die Poren 4 im wesentlichen vollständig abge dichtet werden. Dementsprechend kann elektrisch leitendes Ma terial, das in die mit Keramik bespritzte Isolationsschicht 3 eindringen würde, wie etwa gasförmige oder flüssige elektrisch leitende Materialien, z. B. eine Dampfkomponente und/oder eine Feuchtigkeitskomponente aus der Atmosphäre, vorteilhaft abge schirmt werden, um eine geeignete elektrischen Isolierungsleis tung sicherzustellen.

Das anorganische Material wird im Allgemeinen nicht physikalisch durch Veränderung in Umgebungsbedingungen wie Tem peratur und/oder relativer Luftfeuchtigkeit beeinflusst und würde deshalb, falls es in der Form eines Pulvers 5 benutzt wird, der Unterschied in elektrischer Isolierungsleistung, wel cher durch Materialaspekte beeinflusst wird, außer Betracht ge lassen. Auch während eines Imprägnierungsschrittes des Abdich tungsprozesses kann ein Phänomen eingesetzt werden, in welche kapillare Wirkung angewendet wird, um es der Mischung der orga nischen Lösungsmittel mit dem feinverteilten anorganischen Par tikel zu erlauben, die Pore 4 unter der Atmosphärenbedingung zu imprägnieren. Dementsprechend kann, im Vergleich zu der Benut zung einer atmosphärischen Imprägnierungsvorrichtung, eine Im prägnierung mit der Mischung mit einem vereinfachten Prozess erreicht werden, und aus diesem Grund kann die Anzahl der Din ge, die während des Prozesses gesteuert werden, zum Beispiel die Konzentration der Mischung, die Prozesstemperatur und der gleichen andere, vorteilhaft reduziert werden, mit der Konse quenz, dass jede Variation des Prozesses selbst unterdrückt werden kann. Außerdem kann, da es ein vereinfachter Prozess ist, der notwendige Aufwand durch Durchführen des die Prozess ebenfalls reduziert werden.

Folglich ist es möglich, da das Material zur Abdich tung der Poren 4 in der Form von feinverteilten anorganischen Partikel aus Keramik oder dergleichen vorliegt, jede Variation des Materials selbst kontrolliert zu unterdrücken, und der ver wendete Prozess von einer Art ist, der es erlaubt unter norma len Atmosphärenbedingungen durchgeführt zu werden, zur Redukti on von Faktoren beizutragen, die sonst zu mechanischen Fehlern in der Bearbeitungsvorrichtung und zu erhöhtem Bearbeitungsauf wand führen würden.

Ein experimentelles Beispiel wird nun beschrieben.

Unter Benutzung einer äußeren Laufrille eines zylindrischen Wälzlageraufbaus, gezeigt in Fig. 1, und einer äußeren Lauf rille eines Rillenkugellageraufbaus nach Fig. 3 für den Lager ring 1, wird eine mit Keramik bespritzte Isolationsschicht 3, die auf einer äußeren Peripherie von jeder der äußeren Laufril len, wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt, durch Mittel eines thermischen Spritzverfahrens gebildet. Diese äußeren Laufril len weisen passend eine mit Keramik bespritzte Isolations schicht 3 auf, die danach dem Abdichtungsprozess unterworfen wird. Besonders während dieses Abdichtungsprozess wird eine Lösung, die eine Mischung eines organischen Lösungsmittels und ein feinverteiltes Pulver von Aluminiumoxid enthält, impräg niert, und das organische Lösungsmittel, wird verflüchtigt, wie unter Bezugnahme auf das vorhergehende Ausführungsbeispiel be schrieben. Die feinverteilten Aluminiumoxidpartikel haben eine Partikelgröße von 0.05 bis 20 µm.

Als ein Ergebnis dieses Abdichtungsprozesses hat sich gezeigt, dass der Isolierungswiderstand gleich oder größer als 100 MΩ/500 V Last bei jeder dieser äußeren Laufrillen erhalten werden konnte.

Wo es gewünscht ist, dass die Isolationsleistung wei ter zunimmt, ist das Verfahren, das nun beschrieben wird, an wendbar. Obwohl die Poren mit dem feinverteilten anorganischen Partikel 5 abgedichtet werden, bleiben feinere Poren zwischen den feinverteilten anorganischen Partikeln 5 übrig, die dann als Poren aufzufüllen sind. In diesem Fall kann, nachdem die Poren durch die Verwendung der Mischung des organischen Lö sungsmittel mit der feinverteilten anorganischen Partikel abge dichtet worden sind, ein harziges Material (ein synthetischer Harz), das imstande ist, sich von einer flüssigen Phase zu ei ner festen (solid) Phase umzuwandeln, effektiv verwendet wer den, um eine Abdichtung der Poren zu erreichen. Die Benutzung des synthetischen Harzes 7, um die feinverteilten anorganischen Partikel 5 innerhalb der Poren 4 zu verankern, während Zwi schenräume zwischen den feinverteilten anorganischen Partikeln 5 gefüllt werden, ist wirksam, um die Porenabdichtung zu verbessern. Der sekundäre Abdichtungsprozess kann, während das harzige Material verwendet wird, auf das oben Bezug genommen wurde, zu einen zusätzlichen Vorteil führen, so dass die fein verteilten anorganischen Partikel 5, die während des primären Abdichtungsprozesses zum Auffüllen der Poren benutzt werden, nur noch schwer aus den Poren 4 herausgespült werden können.

Dementsprechend kann die elektrische Isolierungsleistung zuneh men.

Fig. 8 zeigt die Beschaffenheit womit, als Ergebnis des sekundären Abdichtungsprozesses, das synthetische Harz 7 die feinverteilten anorganischen Partikel 5 innerhalb jeder Po re 4 verankert, während Zwischenräume zwischen den feinverteil ten anorganischen Partikeln 5 aufgefüllt werden. Es ist zu be tonen, obwohl das synthetische Harz 7, wie hierin gezeigt, in die ganze Pore 4 eindringt, das synthetische Harz 7 nicht not wendigerweise in einen tiefen Bereich 4a von jeder angrenzenden Pore 4 des Lagerrings eindringen muss, aber es konnte in jede Pore 4 eindringen, in einem solchen Umfang, um einen offenen Bereich 4b von jeder entfernten Pore 4 aus dem Lagerringelement 2 abzudecken.

Während der vorhergehende Lagerring als ein Lagerring für und von verschiedenen Maschinen, Ausrüstungen und Bestand teile benutzt werden kann, könnte es eine äußere oder innere Laufrille eines Wälzlageraufbaus sein. In diesem Fall kann der elektrokorrosionsbeständige Lageraufbau, der eine exzellente elektrische Isolierungsleistung aufweist, hergestellt werden.

Nachstehend wird ein dritter Aspekt (Ausführungsbei spiel) der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Fig. 9 bis 11A beschrieben.

Der darin gezeigte elektrokorrosionsbeständige Wälz lageraufbau 8 weist innere und äußere Laufrillen 9 und 10 auf, die innere und äußere Lagerringe bilden, wobei eine Mehrzahl von Wälzelementen 12 zwischen den inneren und äußeren Laufril len 9 und 10 liegt, während sie an einem Käfig bzw. einer Auf nahme 11 befestigt sind. Die äußere Laufrille 10 weist auf seinem gesamten äußeren Oberflächenbereich eine Beschichtung 13 auf. Dieser Lageraufbau 8 ist in der Form eines konisch zulau fenden Wälzlageraufbaus, und infolgedessen hat die innere Lauf rille 9 seine gegenüberliegenden Enden einstückig mit entspre chenden Rippen 9a und 9b gebildet, während die äußere Laufrille 10 ohne Rippe (Kragen, collar) ist. Die Walzelemente 12 sind in der Form einer konisch zulaufenden Walze ausgebildet.

Die Beschichtung 13 an der äußeren Laufrille 10 be deckt den gesamten äußeren Oberflächenbereich der äußeren Lauf rille 10, einschließlich einer äußeren peripheren Oberfläche 10a und gegenüberliegenden Endflächen 10b und 10c. Wie bei vergrößertem Maßstab in Fig. 11A gezeigt, bildet ein Bereich 13a der Beschichtung 13, der auf der äußeren peripheren Ober fläche 10a der äußeren Laufrille 10 abgelagert ist, und ein an derer Bereich 13b der Beschichtung 13, der auf einer belas tungsseitigen Endfläche 10b der äußeren Laufrille 10 abgelagert ist, eine dreischichtige Struktur, einschließlich einer metal lischen Schicht 14, welche die innerste Schicht ist, einer mit Keramik bespritzten Isolationsschicht 15, welche eine Zwischen schicht ist, und einer metallischen Schicht 16, welche die äu ßerste Schicht ist. Ein weiterer Bereich 13c der Beschichtung 13, der auf einer nichtbelastungsseitigen Endfläche 10c der äu ßeren Laufrille 10 abgelagert ist, besitzt eine Anzahl von Schichten, die um eine weniger als der Rest der Beschichtung 13 ist und eine doppelschichtige Struktur bildet, einschließlich einer metallischen Schicht 14 als innerste Schicht und einer mit Keramik bespritzten Isolationsschicht 15 als äußerste Schicht. Mit anderen Worten kann eine metallische Schicht, die der metallischen äußeren Schicht 16 entspricht, aus den Berei chen 13a und 13c der Beschichtung 13 weggelassen werden, die auf der äußeren peripheren Oberfläche 10a und der nichtbelas tungsseitigen Endfläche 10c abgelagert sind. Aufgrund der Struktur der konisch zulaufenden Lagerstruktur, ist eine der gegenüberliegenden Endflächen der äußeren Laufrille 10 der ei nen kleineren Durchmesser aufweisenden Seite als belastungssei tige Endfläche 10b definiert, wobei die andere der gegenüber liegenden Endflächen der äußeren Laufrille 10 auf einer einen großen Durchmesser aufweisenden Seite die nichtbelastungsseiti ge Endfläche 10c definiert.

Obwohl jeweilige Ecken, definiert zwischen der äuße ren peripheren Oberfläche 10a der äußeren Laufrille 10 und den gegenüberliegenden Endflächen 10b und 10c abgeschrägt sind, könnte die abgeschrägte Ecke, definiert zwischen der äußeren peripheren Oberfläche 10a und der nichtbelastungsseitige End fläche 10c, entweder eine doppelschichtige Beschichtung, wie es der Fall mit dem Bereich 13c auf der belastungsseitige Endflä che 10c ist, oder eine dreischichtige Beschichtung aufweisen, wie es im Fall der Bereichs 13a auf der äußeren peripheren O berfläche 10a der äußeren Laufrille 10 ist.

Wo die Beschichtung 13 der dreischichtigen Struktur verwendet wird, bilden die metallischen Schichten 14 und 16 und die mit Keramik bespritzte Isolationsschicht 15 eine thermisch bespritzte Schicht. Die äußerste Metallschicht 16 könnte eine bearbeitete Oberfläche aufweisen. Mit anderen Worten, die me tallische Schicht 16 ist thermisch, einschließlich einer Schleifzugabe, auf eine Dicke bespritzt und wird, nachdem es thermisch bespritzt wurde, bearbeitet oder geschliffen, um eine äußere diametrale Oberfläche einer erforderlichen Abmessung zu bilden.

Das thermische Spritzen ist ein Prozess zur Bildung einer Oberflächenschicht durch Schmelzen eines Materials (pulv rig oder stabförmig oder dergleichen), das bei einer ultrahohen Temperatur zum Spritzen verwendet wird; das Herausspritzen der Schmelze gegen das Werkstück bildet dadurch die Oberflächen schicht. Damit jedoch die Haftfähigkeit zunimmt, ist es wün schenswert, eine thermische Spritzvorrichtung von einer Art zu verwenden, die eine relativ hohe (ultrahohe) Strahlgeschwindig keit sowie eine ultrahohe Temperatur erreichen kann, um auch geeignete Spritzbedingungen zu schaffen und zu verwenden.

Jede der metallischen Schichten 14 und 16 und die mit Keramik bespritzte Isolationsschicht 15 werden sämtlichst in Form der thermisch bespritzten Schicht gebildet und enthalten darin die feinen Poren; und deshalb wird nach dem thermischen Spritzen der vorher erwähnte Abdichtungsprozess durchgeführt.

Ein Keramikmaterial, das für die mit Keramik be spritzte Isolationsschicht 15 verwendet werden kann, weist me tallische Oxide auf wie zum Beispiel Aluminiumoxid (Al₂O₃), graues Aluminiumoxid, Titanoxid (TiO₂) oder Chromoxid (Cr₂O₃), oder ein gemischtes Metalloxid, das eines von diesen als ein Basismaterial enthält.

Ein Material für jede der metallischen Schichten 14 und 16 enthält Al, Ni, Cr oder Fe oder ein gemischtes Material, das eine Mischung von diesem aufweist. Bevorzugt ist das Mate rial für jede der metallischen Schichten 14 und 16 von einer Art, die relativ weich ist und eine Vicker-Härte Hv von nicht größer als 450 zeigt, besser nicht größer als 300, nach dem thermischen Spritzen. Jede der metallischen Schichten 14 und 16 ist ein nichtisolierendes Material und weist deshalb bevor zugt eine elektrische Leitfähigkeit auf.

Fig. 10 illustriert ein Lagersystem, dass zwei e lektrokorrosionsbeständige Wälzlageraufbauten 8 verwendet, wo bei jeder Aufbau 8 in Fig. 9 gezeigt ist. Die zwei elektro korrosionsbeständigen Wälzlageraufbauten 8 sind innerhalb eines Gehäuses 17 in einer Weise mit ihrer hintersten Seite jeweils gegenüberstehend angeordnet, während die jeweiligen Rückseiten der Lageraufbauten 8, dass heißt die einen kleineren Durchmes ser aufweisende Endfläche 10b der zugehörigen äußeren Laufril len 10, in Abstützung mit den Rippen 17a gehalten werden, die auf der inneren peripheren Oberfläche des Gehäuses 17 gebildet sind. Die jeweiligen äußeren Laufrillen 10 der Lageraufbauten 8 sind pressgepasst an das Gehäuse 17 und sind infolgedessen an der inneren peripheren Oberfläche des Gehäuses 17 befestigt. Die jeweiligen inneren Laufrillen 9 der Lageraufbauten 8 sind fest oder lose auf einer äußeren peripheren Oberfläche einer Welle 18 angebracht. Die innere Laufrille 9 des rechtsseitigen Lageraufbaus 8 ist, wie darin gezeigt, mit einem ringförmigen Absatz 18a einer Stufe 18a, die auf der Welle 18 gebildet ist, versehen, und die jeweiligen inneren Laufrillen 9 der Lagerauf bauten 8 sind fest gegen den ringförmigen Absatz 18a mittels eines männlichen Schraubenelements befestigt, oder mittels ei nes Anschlagrings (nicht gezeigt) mit einem inneren Laufrillen- Distanzstück 19, der zwischen der inneren Laufrille 9 und einem anderen inneren Laufrillen-Distanzstück 20 vorgesehen ist.

Da bei den elektrokorrosionsbeständigen Wälzlagerauf bauten 8, gezeigt in Fig. 9, die Beschichtung 13 von drei schichtiger Struktur ist, mit metallischer Schicht 14, der mit Keramik bespritzten Isolationsschicht 15 und der metallischen Schicht 16, ist der Einfluss der mit Keramik bespritzten Isola tionsschicht 15 zwischen der äußeren Laufrille 10 und dem Ge häuse 17 wirksam für eine Isolierung dazwischen, und eine e lektrische Isolationseigenschaft kann sichergestellt werden zwischen dem Gehäuse 17 und der Welle 18, die innerhalb der in neren Laufrille 9 eingeführt. Die innerste metallische Schicht 14 dient dazu, die Haftfähigkeit der mit Keramik bespritzten Isolationsschicht 15 zu verbessern. Die äußerste metallische Schicht 16 dient, zu verhindern, dass die mit Keramik bespritz te Isolationsschicht 15 während einer Presspassung der äußeren Laufrille in dem Gehäuse 17 abblättert, wenn die äußere Lauf rille 10 in das Gehäuse 17 unter Presssitzpassung (interference fit) eingefügt wird.

Ein Merkmal dieses Lageraufbaus 8 besteht darin, dass die Anzahl der Schichten der Beschichtung 13 in dem Bereich 13c auf der Nichtbelastungsseite einer Endfläche 10c der äußeren Laufrille 10 kleiner ist als im Bereich 13a der Beschichtung 13, der auf der äußeren peripheren Oberfläche 10a der äußeren Laufrille 10 abgelagert ist. Mit anderen Worten ist ein Be reich der bespritzten Schichten gegenüber der dreischichtigen Struktur der Beschichtung 13, wie in Fig. 11B gezeigt, redu ziert. Dementsprechend kann der Spritzprozess entsprechend vereinfacht werden, und die Anzahl der Prozessschritte und die Bearbeitungszeit kann ebenfalls reduziert werden, was zu einer Reduktion des Aufwands führt. Da die Position, wo die Anzahl der bespritzten Schichten in diesem Bereich 13c reduziert ist, wo es die nichtbelastungsseitige Endfläche 10c der äußeren Laufrille 10 bedeckt, und ein Bereich der mit Keramik be spritzten Isolationsschicht 15 bedeckt als äußerste Schicht in diesem Bereich 13c verwendet wird, besteht kein Problem mit un genügender Stärke der Beschichtung 13 während der Benutzung des Lageraufbaus 8 und/oder dessen Montage, und eine ausreichende elektrische Isolationseigenschaft kann sichergestellt werden. Unter Vermeidung jeglicher möglicher Reduktion in Funktionali tät der Beschichtung 13, kann folglich der Aufwand als Resultat der Reduktion der bespritzten Schichten reduziert werden.

Auch im Fall des konischen Wälzlageraufbaus ist, da die Kühlung während des Spritzprozesses, wie oben beschreiben, verwendet wird, der Bereich 13c der Beschichtung 13 an der ei nen großen Durchmesser aufweisenden Endfläche 10c der Gefahr von Bildung von Graten während des Spritzprozesses ausgesetzt. Da jedoch aufgrund dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung die Anzahl der Schichten der Beschich tung 13 an der einen großen Durchmesser aufweisenden Endfläche 10c reduziert ist, wie oben im Detail diskutiert, können Grate kaum entstehen.

Nachstehend werden die Resultate von Experimenten be schrieben. Da ein Bereich der bespritzten Schichten eliminiert ist, wurde eine Reihe von Tests durchgeführt, um die Anwesend heit oder Abwesendheit von Rissen nach einem Fall auf einen Bo den zu bestimmen, und auch um zu bestimmen, ob der Isolierungs widerstand verringert wurde. Musterbeispiele bildeten die äu ßere Laufrille 10, die in Verbindung mit dem Ausführungsbei spiel bezogen auf Fig. 11A beschrieben worden ist, und die Be schichtung 13 der äußeren Laufrille 10, die dreischichtige Struktur, wie in Fig. 11B gezeigt, aufweist. Die Tests wurden durch Fallenlassen der Musterbeispiele auf eine Eisenplatte von einer Position 100 Millimeter hoch oberhalb der Eisenplatte durchgeführt, und eine Bestimmung der Anwesendheit oder Abwe sendheit von Rissen in der mit Keramik bespritzten Isolations schicht 15 wurde in jedem der Musterbeispiele sowie eine Mes sung des Isolierungswiderstands durchgeführt. Als Bereich von jedem der äußeren Laufrillen 10, der zuerst auf die Eisenplatte aufprallt, wenn ein Fallen von der Position 100 Millimeter hoch oberhalb der Eisenplatte durchgeführt wurde, wird die abge schrägte Ecke zwischen der äußeren peripheren Oberfläche 10a und der einen großen Durchmesser aufweisenden Endfläche 10c ausgewählt. Resultate dieser Tests werden in der in unteren Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1

Die Resultate der Messung, die in Tabelle 1 gezeigt sind, zeigen klar, dass weder Risse noch eine Reduktion im Iso lierungswiderstand gefunden wurde, als die äußeren Laufrillen auf die Eisenplatte fallen gelassen worden sind, folglich be weist dies, das beide äußere Laufrillen in der Praxis verwendet werden können.

Es ist zur Kenntnis zu nehmen, dass, obwohl es in dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, die Beschichtung 13 prinzipiell die dreischichtige Struk tur aufweist, wobei ein Bereich 13a der Beschichtung 13A, der die äußere periphere Oberfläche 10a der äußeren Laufrille 10 bedeckt und ein anderer Bereich 13b der Beschichtung 13A, der die belastungsseitige Endfläche 10b der äußeren Laufrille 10 bedeckt, eine doppelschichtige Struktur aufweisen kann, die die mit Keramik bespritzte Isolationsschicht 15 verwendet als die innerste Schicht und die metallische Schicht 16 als die äußers te Schicht, wie in Fig. 12 gezeigt. In diesem Fall hat ein weiterer Bereich 13c der Beschichtung 13A, der die nichtbelas tungsseitige Endfläche 10c der äußeren Laufrille 10 bedeckt, eine Anzahl der Schichten, die um eins weniger als an dem Be reich 13a ist, der die äußere periphere Oberfläche 10a der äu ßeren Laufrille 10 bedeckt, und folglich wurde nur die mit Ke ramik bespritzte Isolationsschicht 15 dort abgelagert.

Da ferner im Falle dieses Ausführungsbeispiels die bespritzte Schicht, die in direkt Kontakt mit der äußeren Lauf rille 10 gehalten wird, die mit Keramik bespritzte Isolations schicht 15 ist, sind Oberflächenbereiche 10a, 10b und 10c der äußeren Laufrille 10, wo die mit Keramik bespritzte Isolations schicht 15 durch den thermische Spritzprozess gebildet wurde, bevorzugt durch Oberflächenbehandlung behandelt, um die Haftfä higkeit zu erhöhen. Diese Oberflächenbehandlung könnte mittels eines Sandstrahlverfahren zum Aufrauen der Oberflächenbereiche 10a, 10b und 10c der äußeren Laufrille 10 durchgeführt werden.

Wenn die Beschichtung 13 vorbereitet wird, um eine doppelschichtige Struktur wie oben beschreiben aufzuweisen, kann der Spritzprozess weiter vereinfacht werden. In diesem Fall kann, da der Bereich 13c der Beschichtung 13, der die nichtbelastungsseitige Endfläche 10c der äußeren Laufrille 10 bedeckt, eine einschichtige Struktur darstellt, erstellt durch die mit Keramik bespritzte Isolationsschicht 15, die Anzahl der Prozessschritte und die Bearbeitungszeit demnach weiter redu ziert werden, was zu einer Reduktion im Aufwand führt. In dem Fall des konisch zulaufenden Wälzlageraufbaus wird, falls die einen großen Durchmesser aufweisende Endfläche, dass heißt die nichtbelastungsseitige Endfläche 10c der äußeren Laufrille 10, vorbereitet, um die einschichtige Struktur der bespritzten Schicht zu bilden, und es wird eine Bildung von Graten (burrs), welche andernfalls aus dem Kühlen während des thermischen Spritzens resultieren würde, wirksam verhindert.

Fig. 13 illustriert ein weiteres bevorzugtes Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der darin gezeigte elektrokorrosionsbeständiger Wälzlageraufbau 8A ist von der Form eines zylindrischen Wälzlageraufbaus, wobei die innere Laufrille 9A ohne Rippe ist, die äußeren Laufrille 10A gegenü berliegende Enden aufweist, die mit jeweiligen Rippen gebildet werden, und die Walzelemente 12A liegen in der Form von zylind rischen Walzen vor.

Die Beschichtung 13A ist auf der äußeren Laufrillen 10A so gebildet, dass nicht nur die äußere periphere Oberfläche 10Aa der äußeren Laufrille 10A, sondern auch die gegenüberlie genden Endflächen 10Ac und 10Ac zu bedecken sind. Ein Bereich 13Aa der Beschichtung 13A, der die äußere periphere Oberfläche 10Aa der äußeren Laufrille 10A bedeckt, repräsentiert eine dreischichtige Struktur, die die innerste metallische Schicht 14, die äußerste metallische Schicht 16 und die mit Keramik be spritzte Isolationsschicht 15 zwischen den äußersten und in nersten metallischen Schichten 14 und 16 liegend aufweist. Ein anderer Bereich 13Ac der Beschichtung 13A, die jede die nicht belastungsseitige Endfläche 10Ac der äußeren Laufrille 10A be deckt, bildet eine Schichtstruktur, in welchem die Anzahl der Schichten um eins weniger ist, als an dem Bereich 13Aa, der die äußere periphere Oberfläche 10Aa bedeckt und nur die innerste metallische Schicht 14 und die mit Keramik bespritzte Isolati onsschicht 15 aufweist, die als äußerste Schicht dient. In dem Fall des zylindrischen Wälzlageraufbaus, bei den die rippen freie innere Laufrille verwendet wird, dienen aufgrund seiner Struktur die gegenüberliegenden Endflächen 10Ac und 10Ac der äußeren Laufrille 10A als nichtbelastungsseitige Endflächen.

Wie oben beschrieben kann, sogar wenn die vorliegende Erfindung auf den zylindrischen Wälzlageraufbau angewendet wird, der Bereich 13Ac der Beschichtung der die nichtbelas tungsseitige Endfläche 10Ac der äußeren Laufrille 10A bedeckt, mit der Anzahl der Schichten kleiner sein als die des Bereichs 13Aa der Beschichtung, der die äußere periphere Oberfläche 10Aa bedeckt, und kann deshalb eine exzellente elektrische Isolati onseigenschaft aufweisen. Außerdem kann, um die Haftfähigkeit der mit Keramik bespritzten Isolationsschicht 15 auf dem Lager ring 10A und um die Verhinderung der Möglichkeit der mit Kera mik bespritzte Isolationsschicht 15 zur Abtrennung sicherzu stellen, der Spritzprozess vereinfacht werden, und die Anzahl der Prozessschritte und die Bearbeitungszeit kann ebenfalls re duziert werden, was zu einer Reduktion des Aufwands führt.

Jeweilige Ausführungsbeispiele des vierten bis sechs ten Aspektes der vorliegenden Erfindung werden nun mit besonde rem Bezug auf die Fig. 14 bis 23 beschrieben.

Wie in Fig. 15 gezeigt, enthält der elektrokorrosi onsbeständige Lageraufbau die Wälzelemente 12, die zwischen den inneren und äußeren Laufrillen 9 liegen und, wie in Fig. 16 gezeigt, eine Beschichtung 13, die über dem gesamten äußeren Oberflächenbereich der äußeren Laufrille 10, einschließlich der gegenüberliegenden Endflächen und der äußeren peripheren Ober fläche davon, gebildet wird, wobei die äußere Laufrille 10 an einem Lagergehäuse (nicht gezeigt) angebracht ist. Dieser La geraufbau wird zur Unterstützung, zum Beispiel, eines Rotors des Haupttriebwerks (main power plant) eines Schienenfahrzeuges benutzt und ist in der Form eines konischen Wälzlageraufbaus einschließlich der äußeren Laufrille 10 mit konischem Laufring 10d, aufgebaut. Der Laufring 10d, der eine konisch zulaufende Oberfläche bildet, bildet eine Referenzebene für einen Schleif betrieb der Beschichtung 13. Die Wälzelemente 12 sind inner halb entsprechender Behälter, die durch eine Aufnahme oder ei nen Käfig 11 definiert sind, aufbewahrt. Material, aus dem je des der inneren und äußeren Laufrillen 9 und 10 sowie die Walz elemente 12 gebildet ist, ist Metall, wie lagertauglicher Stahl.

Die Beschichtung 13 ist von einer doppelschichtigen Struktur, einschließlich einer mit Keramik bespritzten Isolati onsschicht, direkt thermisch für die äußere Laufrille 10 auf das Material gespritzt, und eine metallische Schicht ist ther misch aufgespritzt, um so die mit Keramik bespritzte Isolati onsschicht zu bedecken. Die äußere periphere Oberfläche 13g und die gegenüberliegenden Endflächen 13h und 13i sind, nachdem sie thermisch gespritzt wurden, auf eine geforderte Schichtdi cke geschliffen worden. Anstelle der Benutzung der doppel schichtigen Struktur der Beschichtung 13 könnte eine drei schichtige Struktur verwendet werden, die in der Reihenfolge der Materialien für die äußere Laufrille 10, eine metallische Schicht, eine mit Keramik bespritzte Isolationsschicht und eine Metallschicht enthalten, oder eine einschichtige Struktur ein schließlich der nur mit Keramik bespritzten Isolationsschicht könnte verwendet werden. Ungeachtet, ob die Beschichtung 13 von der einschichtigen Struktur oder von der mehrschichtigen Struktur ist, ist die mit Keramik bespritzte Isolationsschicht im wesentlichen eine isolierende Schicht. Die äußerste metal lische Schicht ist eine Schicht, die ein Verhindern einer Ab trennung während einer Presspassung in das Lagergehäuse vor sieht, wobei die innerste metallische Schicht als Schicht zur Vergrößerung der Haftfähigkeit der mit Keramik bespritzten Iso lationsschicht relativ zu dem Material der äußeren Laufrille 10 vorgesehen ist. Es ist zur Kenntnis zu nehmen, dass Fig. 16 den Fall zeigt, bei welchem die Beschichtung 13 von der ein schichtigen Struktur nur die mit Keramik bespritzte Isolations schicht enthält.

Fig. 14 zeigt den Ablauf des Schleifens der äußeren Laufrille 10 des vorher beschriebenen Lageraufbaus. Insbeson dere (A) bis (D) von Fig. 14 zeigen eine vorbereitende Phase des Schleifprozesses vor einer Beschichtung der einzigen, mit Keramik bespritzte Isolationsschicht 3 auf der äußeren Laufril le 10, wobei (E) bis (G) von Fig. 14 eine finale Phase des Schleifprozesses nach der Beschichtung der einzigen mit Keramik bespritzten Isolationsschicht 3 zeigen, wobei während dieser Phase die isolierende Schicht 3 einem Schleifen unterworfen ist.

Während der Vorbereitungsphase des Prozesses wird beispielsweise durch Befestigen einer einen reduzierten Durch messer aufweisenden Endfläche 10c der äußeren Laufrille 10 ge genüber eine Referenzfläche 21, wie in (A) von Fig. 14 ge zeigt, die äußere Laufrille 10 auf der Referenzfläche 21, die die einen reduzierten Durchmesser aufweisenden Endfläche 10c als Referenzebene verwendet, abgestützt, und während die äußere Laufrille 10 in dieser Weise abgestützt wird, wird eine einen großen Durchmesser aufweisenden Endfläche 10b der äußeren Lauf rille 10 durch einen rotierenden Schleifstein 22A geschliffen. Dann wird, wie in (B) gezeigt, die äußere Laufrille 10 auf der Referenzfläche 21 mit der einen großen Durchmesser aufweisenden Endfläche 10b als Referenzebene verwendet, abgestützt, und wäh rend die äußere Laufrille 10 in dieser Weise abgestützt wird, wird die einen reduzierten Durchmesser aufweisende Endfläche 10c der äußeren Laufrille 10 durch den rotierenden Schleifstein 22A geschliffen. Die gegenüberliegenden Endflächen 10b und 10c könnten gleichzeitig geschliffen werden. Nachdem die gegenü berliegenden Endflächen 10b und 10c geschliffen worden sind, wie in (C) gezeigt, wird die einen großen Durchmesser aufwei sende Endfläche 10b der äußeren Laufrille 10 in ein Magnet spannfutter 23 eingespannt und zur selben Zeit wird die äußere periphere Oberfläche 10a der äußeren Laufrille 10 durch einen Beschlag (Schuh) 25 gehalten, und die äußere periphere Oberflä che 10a wird dann durch einen rotierenden Schleifstein 22B ge schliffen. Die äußere periphere Oberfläche 10a könnte mittels eines spitzenlosen (unzentrierten) Schleifverfahren geschliffen werden.

Danach wird, wie in (D) gezeigt, während die äußeren Laufrille 10 mit der Endfläche 10b abgestützt wird und die äu ßere periphere Oberfläche 10a als Referenzebene benutzt wird, die äußere Laufrille 10 durch das Magnetspannfutter 23 so ge dreht, dass der Laufring 10d der äußeren Laufrille 10, der eine konisch zulaufende Oberfläche bildet, durch einen rotierenden Schleifstein 22C geschliffen wird.

Während der finalen Phase des Schleifprozesses wird, nachdem die mit Keramik bespritzten Isolationsschicht 3 auf der äußeren Laufrille 10 gebildet wurde, wie in (E) von Fig. 14 gezeigt, eine kegelstumpfförmige unterstützende Einspannvor richtung (auch als Lehre bezeichnet) 24, die eine konisch zu laufende äußere periphere Oberfläche mit einem Winkel bildet, der gleich dem konisch zulaufenden Winkel des Laufrings 10d der äußeren Laufrille 10 ist, auf der Referenzfläche 21 bereit stellt und der Laufring 10d der äußeren Laufrille 10 greift in die äußere periphere Oberfläche dieser unterstützenden Ein spannvorrichtung 24 ein. Mit anderen Worten, die äußere Lauf rille 10 wird durch die unterstützende Einspannvorrichtung 24 mit dem Laufring 10d der äußeren Laufrille 10 abgestützt, die als eine Referenzebene benutzt wird. Während die äußere Lauf rille 10 durch die unterstützende Einspannvorrichtung 24 in dieser Weise abgestützt wird, wird ein Bereich der mit Keramik bespritzten Isolationsschicht 3, der auf der einen großen Durchmesser aufweisenden Endfläche 3h der äußeren Laufrille 10 gelagert ist, durch einen rotierenden Schleifstein 22A abge schliffen, bis die mit Keramik bespritzte Isolationsschicht 3 an dieser Endfläche eine vorbestimmte Schichtdicke erreicht. Dann ist die einen großen Durchmesser aufweisende Endfläche 3 h so geschliffen, dass sie in engem Kontakt mit der Referenzflä che 21 gehalten wird, wie in (F) gezeigt, so dass die äußere Laufrille 10 abgestützt werden kann auf der Referenzfläche 21 mit der einen großen Durchmesser aufweisenden, Endfläche 3h als Referenzebene. Während die äußere Laufrille 10 in dieser Weise abgestützt wird, wird ein anderer Bereich der mit Keramik be spritzten Isolationsschicht 3, der auf der einen reduzierten Durchmesser aufweisenden Endfläche 3i abgelagert ist, durch den rotierenden Schleifstein 22A abgeschliffen, bis die mit Keramik bespritzte Isolationsschicht 3 an dieser Endfläche eine vorbe stimmte Schichtdicke erreicht. Nachdem die gegenüberliegenden Endflächen 3h und 3i auf diese Weise geschliffen worden sind, wie in (G) gezeigt, wird die äußere Laufrille 10 durch die un terstützende Einspannvorrichtung 24 abgestützt, wobei der Lauf ring 10d als Referenzebene benutzt wird, so dass an dem Lauf ring 10d der äußeren Laufrille 10 die äußere periphere Oberflä che der abgeschnittenen, konisch unterstützenden Einspannvor richtung (Lehre) 24 eingreifen kann, die an dem Magnetspannfut ter 23 bereitgestellt wird. Ferner wird die äußere periphere Oberfläche 3g der mit Keramik bespritzten Isolationsschicht 3 durch den Schuh 25 aufgenommen. Auf diese Weise wird, während die äußere Laufrille 10 mit dem Laufring 10d abgestützt wird und die äußere periphere Oberfläche 3g der äußeren Laufrille 10 als Referenzebene benutzt wird, das Magnetspannfutter 23 zur Rotation der äußeren Laufrille 10 angetrieben, so dass die äu ßere periphere Oberfläche 3g der mit Keramik bespritzten Isola tionsschicht 3 durch den rotierenden Schleifstein 22B auf eine vorbestimmte Schichtdicke geschliffen werden kann. Es ist zur Kenntnis zu nehmen, dass zu dieser Zeit die unterstützende Ein spannvorrichtung 24 ein freies Ende hat, an welches eine Druck platte 26 durch einen Bolzen 27 angreift, der wiederum die äu ßere Laufrille 10 auf eine einen großen Durchmesser aufweisende Seite der unterstützenden Einspannvorrichtung 24 presst, so dass der Laufring 10d der äußeren Laufrille 10 in engem Kontakt mit der äußeren peripheren Oberfläche der abstützenden, abge schnitten-konischen Einspannvorrichtung 24 gehalten werden kann.

Wie oben beschrieben ist in dem Elektrokorrosion vor beugendem Lageraufbau, da die mit Keramik bespritzte Isolati onsschicht 3 auf der äußeren Laufrille 10 geschliffen ist, mit dem konisch zulaufenden Laufring 10d der äußeren Laufrille 10, die als die Referenzebene benutzt wird, jede mögliche Variation und Fehler der Schichtdicke der mit Keramik bespritzten Isola tionsschicht 3, die von der einen Endfläche zu der gegenüber liegenden Endflächen über die äußere periphere Oberfläche der äußeren Laufrille 10 abgelagert ist, unterdrückt, um die erfor derliche Schichtdicke zu erreichen. Dementsprechend weist der elektrokorrosionsbeständige Lageraufbau eine bevorzugte Maßge nauigkeit sowie eine Rotationsgenauigkeit auf, und eine elekt rische Isolationsleistung kann erhalten werden.

Fig. 17 zeigt einen Längsschnitt der äußeren Lauf rille 10 des elektrokorrosionsbeständigen Lageraufbaus entspre chend eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Er findung. Sogar dieser elektrokorrosionsbeständige Lageraufbau ist ein konisch zulaufender Wälzlageraufbau, wie in dem Fall des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels. Die Bereitstel lung der mit Keramik bespritzten Isolationsschicht 3 bedeckt als Beschichtung von einer Endfläche zu der gegenüberliegenden Endfläche über die äußere periphere Oberfläche der äußeren Laufrille 10, und die Struktur weist die innere Laufrille 9, das Walzelement 12 und den Käfig 11 auf, die ähnlich zu jenen in Verbindung mit den zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel beschriebenen sind, und dementsprechend, um der Kürze willen, nicht wiederholt werden.

Obwohl der Laufring 10d der äußeren Laufrille 10 eine konisch zulaufende Oberfläche bildet, wie in dem Fall des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels, wie zum Beispiel in Fig. 17 gezeigt, ist eine zylindrische Oberfläche 10e mit der glei chen Mittelachse O wie die äußere periphere Oberfläche der äu ßeren Laufrille 10 vor dem thermischem Spritzen der mit Keramik bespritzten Isolationsschicht 3 gebildet, wobei die zylindri sche Oberfläche 10e im Innern der der äußeren Laufrille 10 von dem einen reduzierenden Durchmesser aufweisenden Ende des Lauf ring 10d zu dessen innerer peripherer Oberfläche verlängert wird. Diese zylindrische Oberfläche 10e wird als Referenzebene verwendet, wenn die mit Keramik bespritzte Isolationsschicht 3 geschliffen wird, und weist eine axiale Länge von zum Beispiel nicht kleiner als 10 mm auf.

Fig. 18 zeigt den Ablauf des Schleifens der mit Ke ramik bespritzte Isolationsschicht 3 auf der äußeren Laufrille 10 des Lageraufbaus, der in Fig. 17 gezeigt ist. Dieser Schleifprozess wird in der folgenden Weise durchgeführt. An der ersten Stelle, wie in (A) von Fig. 18 gezeigt, wird die äußere Laufrille 10 auf einer unterstützenden Einspannvorrich tung 24A (Lehre) abgestützt angebracht, auf einem Magnetspann futter 23 mit der einen großen Durchmesser aufweisenden Endflä che 3h der mit Keramik bespritzten Isolationsschicht 3, die ge gen das Magnetspannfutter 23 gepresst wird. Die unterstützende Vorrichtung 24A, die in diesem Fall benutzt wird, ist von einer zylindrischen Form, die eine zylindrische äußere periphere O berfläche aufweist und mit der zylindrischen Oberfläche 10e, die in dem Laufring 10d der äußeren Laufrille 10 gebildet ist, in Eingriff treten kann. Es ist zur Kenntnis zu nehmen, dass die unterstützende Vorrichtung 24A von einem Typ sein könnte, der eine Vielzahl von Elementen, umfänglich angeordnet, ent hält. Während die äußere Laufrille 10 mit der einen großen Durchmesser aufweisenden Endfläche 3h der mit Keramik bespritz te Isolationsschicht 3 abgestützt wird und die zylindrische O berfläche 10e des Laufrings 10d der äußeren Laufrille 10 als entsprechende Referenzebene verwendet wird, wird die einen re duzierten Durchmesser aufweisende Endfläche 3i der mit Keramik bespritzten Isolationsschicht 3 durch einen rotierenden Schleifstein 22A geschliffen, so dass bis die mit Keramik be spritzte Isolationsschicht 3 an dieser Endfläche eine vorbe stimmte Schichtdicke erreichen kann. Nachträglich wird die ei nen reduzierenden Durchmesser aufweisende Endfläche 31 so ge schliffen, dass sie in engem Kontakt mit einer Referenzfläche 21 gehalten wird, wie in (B) von Fig. 18 gezeigt, während die äußere Laufrille 10 auf der Referenzfläche 21 abgestützt wird, mit der einen reduzierenden Durchmesser aufweisenden Endfläche 31 als Referenzebene. Unter dieser Bedingung wird die einen großen Durchmesser aufweisende Endfläche 3h der mit Keramik be spritzten Isolationsschicht 3 auf der äußeren Laufrille 10 durch den rotierenden Schleifstein 22A geschliffen, so dass die mit Keramik bespritzte Isolationsschicht 3 an dieser Endfläche eine vorbestimmte Schichtdicke erreichen kann. Nachdem die ge genüberliegenden Endflächen 3h und 3i geschliffen worden sind, ist nicht nur die äußere Laufrille 10 auf der unterstützenden Vorrichtung 24A abgestützt, mit der zylindrischen Oberfläche 10e des Laufrings 10d der äußeren Laufrille 10, angepasst an die unterstützende Einspannvorrichtung 24A, die auf dem Magnet spannfutter 23 vorgesehen ist, auch die äußere periphere Ober fläche 3g der mit Keramik bespritzten Isolationsschicht 3 wird durch den Beschlag 25 gehalten, wie in (C) von Fig. 18 ge zeigt. Auf diese Weise kann unter Benutzung der zylindrischen Oberfläche 10e des Laufrings 10d und der einen großen Durchmes ser aufweisenden Endfläche 3h und der äußeren peripheren Ober fläche 3g als entsprechende Referenzebenen, die äußere Laufril le 10 durch das Magnetspannfutter 23 und den Beschlag 25 abge stützt werden und, während bei dieser Bedingung das Magnet spannfutter 23 ungefähr um die Mittelachse O der äußeren Lauf rille 10 rotiert, es wird die äußere periphere Oberfläche 3g der mit Keramik bespritzten Isolationsschicht 3 durch einen ro tierenden Schleifstein 22B geschliffen.

Folglich kann in diesem elektrokorrosionsbeständigen Lageraufbau, da die mit Keramik bespritzte Isolationsschicht 3 auf der Laufrille 10, bezogen auf die Referenzebene, die durch die zylindrische Oberfläche 10e definiert ist, die an dem einen reduzierenden Durchmesser aufweisenden Ende des konisch zulau fenden Laufrings 10d der äußeren Laufrille 10 gebildet worden ist, geschliffen wird, die mit Keramik bespritzte Isolations schicht 3 so abgelagert werden, dass sie sich von der einen Endfläche zu der gegenüberliegenden Endfläche über die äußere periphere Oberfläche der äußeren Laufrille 10 erstreckt, und kann auf die erforderliche Schichtdicke geschliffen werden, und dementsprechend weist der elektrokorrosionsbeständige Lagerauf bau eine günstige Maßgenauigkeit sowie eine Rotationsgenauig keit auf, und eine elektrische Isolierungsleistung kann erhal ten werde.

Fig. 19 zeigt einen Längsschnitt der äußeren Lauf rille 10, der in dem elektrokorrosionsbeständigen Lageraufbau entsprechend eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegen den Erfindung verwendet wird. Dieser darin gezeigte elektro korrosionsbeständige Lageraufbau ist von einem Typ, worin, wie in dem Fall mit selbstausrichtendem Wälzlageraufbau, gezeigt in Fig. 20, und dem selbstausrichtenden Kugellageraufbau, gezeigt in Fig. 21, der Laufring 10d der äußeren Laufrille 10 keine zylindrische Oberfläche aufweist, aber ähnlich zu dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel ist, indem die mit Keramik bespritzte Isolationsschicht 3 vorgesehen ist, um von der einen Endfläche zu der gegenüberliegenden Endfläche die äußere peri phere Oberfläche der äußeren Laufrille 10 zu bedecken. Wie im Fall des Ausführungsbeispiels, gemäß Fig. 17, wird vor dem thermischen Spritzen der mit Keramik bespritzten Isolations schicht 3 eine zylindrische Oberfläche 10e, die eine Mittelach se O gleichachsig zu der äußeren peripheren Oberfläche der äu ßeren Laufrille 10 aufweist, an dem einen Endbereich des Lauf rings 10d der äußeren Laufrille 10 gebildet. In diesem Fall wird sogar die zylindrische Oberfläche 10e als Referenzebene verwendet, wenn die mit Keramik bespritzte Isolationsschicht 3 geschliffen wird, und seine axiale Länge so eingestellt, dass sie zum Beispiel nicht kleiner als 10 mm ist.

Sogar in diesem Ausführungsbeispiel, gezeigt in Fig. 19, wie im Fall des Schleifprozesses in Verbindung mit dem vor herigen Ausführungsbeispiel in Fig. 18, wird die mit Keramik bespritzte Isolationsschicht 3 auf der äußeren Laufrille ge schliffen. Da die zylindrisch Oberfläche 10e, die an diesen Endbereichen des Laufrings 10d der äußeren Laufrille 10 gebil det ist, als die Referenzebene während eines Schleifens der mit Keramik bespritzten Isolationsschicht 3 auf der äußeren Laufrille verwendet wird, wird die mit Keramik bespritzte Iso lationsschicht 3 so aufgebracht, um den vollständigen äußeren Oberflächenbereich der äußeren Laufrille 10, einschließlich der gegenüberliegenden Endflächen und der äußeren periphere Ober fläche davon, abzudecken, und kann auf eine erforderliche Schichtdicke geschliffen werden. Dementsprechend weist der e lektrokorrosionsbeständige Lageraufbau eine günstige Maßgenau igkeit, eine Rotationsgenauigkeit auf, und eine elektrische e lektrischen Isolierungsleistung kann erhalten werden.

Fig. 22 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, in welchem die Referenzebene, die an dem Endbereich des Laufrings der äußeren Laufrille 10 definiert wurde, verwendet wird in der Form einer gestuften zylindrischen Oberfläche 10f, anstelle der zylindrischen Oberfläche 10e in dem vorher beschriebenen Aus führungsbeispiel. Besonders weist diese gestufte zylindrische Oberfläche 10f eine zylindrische Oberfläche auf, die einen ei nen großen Durchmesser aufweisenden Bereich auf der einen an grenzenden Seite der Endfläche der äußeren Laufrille 10 auf weist und auch einen kleinen Durchmesser aufweisenden Be reich innerhalb des einen großen Durchmesser aufweisenden Be reichs aufweist. Das Schleifen der mit Keramik bespritzten I solationsschicht 3 auf der äußeren Laufrille dieses elektrokor rosionsbeständigen Lageraufbaus wurde in einer ähnlichen Weise durchgeführt wie in Zusammenhang mit dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel beschrieben wurde; während die äußere Lauf rille 10 durch eine zylindrische unterstützende Einspannvor richtung (Lehre) abgestützt wird, die eine zylindrische äußere Oberfläche aufweist, die gestuft an die gestufte zylindrische Oberfläche 10f angepasst wurde, dass heißt, komplementär ges taltet zu der gestuften zylindrischen Oberfläche 10f. Dement sprechend kann die mit Keramik bespritzte Isolationsschicht 3 vorteilhaft auf eine erforderliche Schichtdicke geschliffen werden und dementsprechend weist der elektrokorrosionsbeständi ge Lageraufbau eine günstige Maßgenauigkeit sowie eine Rotati onsgenauigkeit auf, und eine elektrische Isolierungsleistung kann erhalten werden.

Es ist zur Kenntnis zu nehmen, dass der Grund für die gewählte Breite der zylindrischen Oberfläche 10e von nicht kleiner als 10 mm in dem vorhergehenden Ausführungsbeispielen, wie in den Fig. 17 bis 22 gezeigt, darin besteht, dass jede mögliche Neigung der äußeren peripheren Oberfläche 3g der iso lierenden Schicht 3 relativ zu der longitudinalen Achse unter drückt wird, welche andernfalls auftreten würde, wenn die äuße re Laufrille 10 auf der unterstützenden Einspannvorrichtung 24A angebracht ist.

Obwohl die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen und unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben worden ist, so ist dies nur für den Zwecke der Illustration, und der einschlä gige Fachmann wird erkennen, dass zahlreiche Änderungen und Mo difikationen innerhalb des Erfindungsgedankens liegen. Dement sprechend gelten derartige Änderungen und Modifikationen, so fern sie nicht von dem in den Ansprüchen definiertem Schutzum fang abweichen, als von der vorliegenden Offenbarung umfasst.

Claims

1. Mit einem Keramikmaterial mittels Spritzverfahren beschich teter Lagerring (1), der eine mit Keramik bespritzte Isolati onsschicht (3) aufweist, die durch ein thermisches Spritzver fahren entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass Poren (4), die in der mit Keramik bespritzten Isolationsschicht entstehen, durch ein feinverteiltes anorganisches Pulver (5) abgedichtet sind.

2. Lagerring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das feinverteilte anorganische Pulver ein Pulver aus keramischem Material ist.

3. Lagerring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kunstharz zwischen Partikeln des feinverteilten anor ganischen Pulvers vorgesehen ist.

4. Lagerring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass der Lagerring entweder ein äußerer Lagerring o der ein innerer Lagerring eines Wälzlageraufbaus ist.

5. Verfahren zum Abdichten einer mit Keramik bespritzten Isola tionsschicht, die auf einer Oberfläche eines Werkstücks mittels eines thermischen Spritzverfahrens gebildet ist und die eine Vielzahl von Poren aufweist, mit den Schritten:
Imprägnieren der mit Keramik bespritzten Isolationsschicht mit einer flüssigen Mischung eines organischen Lösungsmittels und eines feinverteilten anorganischen Pulvers, so dass die flüssige Mischung in den Poren eindringen kann; und
Ruhen lassen der mit Keramik bespritzten Isolationsschicht oder Erwärmen der mit Keramik bespritzten Isolationsschicht, damit die organische Lösung sich verflüchtigt und Partikel des feinverteilten anorganischen Pulvers innerhalb der Poren verbleiben.

6. Verfahren zum Abdichten nach Anspruch 5, das einen weiteren Schritt des Imprägnierens eines Kunstharzes in die Poren auf weist, nachdem die Partikel des feinverteilten anorganischen Pulvers in den Poren verblieben sind.

7. Elektrokorrosionsbeständiger Wälzlageraufbau mit:
einem Lagerring, der eine periphere Oberfläche aufweist, die in engem Kontakt mit einem Gehäuse oder einer Welle steht, wobei der Lagerring an den jeweils gegenüberliegenden Endflä chen eine Belastungsseite und eine Nichtbelastungsseite auf weist;
einer auf dem Lagerring gebildeten Beschichtung zum Bede cken der gegenüberliegenden Endflächen sowie dessen peripherer Oberfläche;
wobei ein Bereich der Beschichtung, der die periphere O berfläche des Lagerring bedeckt, als eine mehrschichtige Struk tur ausgebildet ist, die eine mit Keramik bespritzte Isolati onsschicht sowie eine metallische Schicht aufweist; und
ein anderer Bereich der Beschichtung, der die Nichtbelas tungsseite des Lagerrings bedeckt, eine Anzahl von Schichten aufweist, die kleiner ist als die der mehrschichtigen Struktur mit der mit der Keramik bespritzten Isolationsschicht, die ganz außen liegt.

8. Elektrokorrosionsbeständiger Wälzlageraufbau nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine äußerste Schicht der Be schichtung, die eine äußere periphere Oberfläche des Lagerrings und die Endfläche auf der Belastungsseite davon bedeckt, durch eine Metallschicht realisiert ist.

9. Elektrokorrosionsbeständiger Wälzlageraufbau nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraufbau ein koni scher Wälzlageraufbau ist.

10. Elektrokorrosionsbeständiger Wälzlageraufbau, der eine äu ßere Laufrille aufweist, die an einem Lagergehäuse angebracht ist und eine äußere periphere Struktur und jeweils gegenüber liegende erste und zweite Endflächen aufweist, und eine Be schichtung, die auf der äußeren Laufrille gebildet ist, so dass sie von einer der ersten Endfläche zu einer zweiten Endfläche deren äußere periphere Oberfläche bedecket, wobei die Beschich tung eine mit Keramik bespritzte Isolationsschicht aufweist, die durch ein thermisches Spritzverfahren und eine metallische Schicht gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Refe renzebene zum Schleifen der äußeren peripheren Oberfläche sowie der ersten und zweiten Endfläche der äußeren Laufrille durch eine innere periphere Oberfläche der äußeren Laufrille defi niert ist.

11. Elektrokorrosionsbeständiger Wälzlageraufbau nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrokorrosionsbeständi ge Wälzlageraufbau ein konischer Wälzlageraufbau ist, in dem die Referenzfläche durch eine konisch zulaufende Oberfläche de finiert ist, die einen Laufring der äußeren Laufrille bestimmt.

12. Elektrokorrosionsbeständiger Wälzlageraufbau nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzfläche durch eine zylindrische Oberfläche definiert ist, die mit der äußeren pe ripheren Oberfläche der äußeren Laufrille konzentrisch ist.

13. Elektrokorrosionsbeständiger Wälzlageraufbau nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrokorrosionsbeständi ge Wälzlageraufbau ein konischer Wälzlageraufbau ist.

14. Elektrokorrosionsbeständiger Wälzlageraufbau nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrokorrosionsbeständi ge Wälzlageraufbau ein selbstausrichtender (self-aligning) La geraufbau ist.

15. Verfahren zum Herstellen einer äußeren Laufrille für ein elektrokorrosionsbeständigen Wälzlageraufbau in der Form eines konischen Wälzlageraufbaus, wobei das Verfahren aufweist:
einen ersten Prozess zur Herstellung der äußeren Laufrille, in dem die Schritte enthalten sind:
Bilden einer inneren peripheren Oberfläche in einem Lauf ring, der eine konische Oberfläche aufweist;
und
Bilden einer Beschichtung, die eine mit Keramik bespritzte Isolationsschicht aufweist, die durch ein thermisches Spritz verfahren gebildet wird, und eine metallische Schicht, die die äußerste Laufrille von einer Endfläche zu der gegenüberliegen den Endfläche der äußeren Laufrille über eine äußere periphere Oberfläche derselben bedeckt; und
einen zweiten Prozess des Schleifens der Endflächen und der äußeren peripheren Oberfläche der äußeren Laufrille, die dem ersten Prozess unterworfen ist, durch Einsatz einer in den Laufring eingreifenden Lehre oder Haltevorrichtung (jig), die eine konisch zulaufende Oberfläche bildet, wobei der Laufring als Referenzebene benutzt wird.

16. Verfahren zur Herstellung einer äußeren Laufrille für einen elektrokorrosionsbeständigen Wälzlageraufbau, mit:
einem ersten Prozess zur Herstellung der äußeren Laufrille, in dem die Schritte enthalten sind:
Bilden einer inneren peripheren Oberfläche in einem Lauf ring, sowie
Definieren einer Referenzoberfläche, die eine zylindrische Oberfläche ist, die mit einer äußeren peripheren Oberfläche auf der inneren peripheren Oberfläche konzentrisch ist; sowie
einen zweiten Prozess des Schleifens einander gegenüberliegen der Endflächen sowie der äußeren peripheren Oberfläche der äu ßeren Laufrille, die dem ersten Prozess unterworfen war, durch Benutzung einer Lehre oder Haltevorrichtung, die in die Re ferenzoberfläche eingreifen kann.