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Title:
WHEEL BEARING ARRANGEMENT HAVING A COATING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/015712
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a wheel bearing arrangement (1) for a motor vehicle, said arrangement comprising a wheel hub (2), wherein: the wheel hub (2) is connected to a wheel flange (3); a multi-row rolling element bearing (4) is mounted on the wheel hub (2), said bearing having an outer ring (5) and at least one separate inner bearing ring (14b) which is arranged axially outside and is axially prestressed by a collar (7) of the wheel hub (2) acting on an end face of the inner ring (6); a surface coating (8) is formed on at least part of the wheel bearing arrangement (1) in order to improve corrosive protection; and the surface coating (8) is a zinc flake coating. The invention also relates to a method for coating a wheel bearing arrangement (1).

Inventors:
MADRON MILAN (DE)
MUSAYEV YASHAR (DE)
HESSLER JÜRGEN (DE)
Application Number:
PCT/DE2018/100605
Publication Date:
January 24, 2019
Filing Date:
July 03, 2018
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
B60B27/00; C08K7/06; C09D5/10; C09D7/40; C23C4/08; C23C24/04
Domestic Patent References:
WO2006007985A12006-01-26
WO2008145163A12008-12-04
Foreign References:
JP2005054910A2005-03-03
DE102015216657A12017-03-02
DE102015119171A12017-05-11
DE102008055716A12010-05-12
DE102006042632A12008-03-20
DE102006006910B32007-05-16
DE102015216657A12017-03-02
Other References:
CHRISTINE ROHR ET AL: "DELTA-PROTEKT® KL 100", INDUSTRIE REPORT, vol. 2004, no. 1, 2004, XP055857048
DÖRKEN: "DELTA-PROTEKT® KL 100", DÖRKEN - SICHERHEITSDATENBLATT, 9 December 2013 (2013-12-09), pages 1 - 8, XP055857044
ANONYMOUS: "Titantetrabutanolat", WIKIPEDIA, 28 May 2021 (2021-05-28), XP055857040, Retrieved from the Internet
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Claims:
Patentansprüche

1 . Radlageranordnung (1 ) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Radnabe (2), wobei die Radnabe (2) mit einem Radflansch (3) verbunden ist, wobei auf der Radna- be (2) ein mehrreihiges Wälzlager (4) mit einem Außenring (5) und zumindest einem separaten, axial außen angeordneten Lagerinnenring (14a) aufgezogen ist, der durch einen auf eine Stirnfläche des Innenringes (6) einwirkenden Bund (7) der Radnabe (2) axial vorgespannt ist, wobei an der Radlageranordnung (1 ) zumindest teilweise eine Oberflächenbeschichtung (8) zur Verbesserung eines Korrosionsschutzes ausgebildet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung (8) als Zinklamellen- beschichtung ausgebildet ist.

2. Radlageranordnung (1 ) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung (8) eine Schichtdicke von mindestens 10 pm aufweist.

3. Radlageranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung (8) eine Schichtdicke von höchstens 20 pm aufweist.

4. Verfahren zur Beschichtung einer Radlageranordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:

- Reinigung von zumindest einer zu beschichtenden Bauteiloberfläche (10) der Radlageranordnung (1 ) mittels eines fluiden Reinigungsmediums;

- zumindest teilweises Entfernen des Reinigungsmediums von der zumindest einen Bauteiloberfläche (10);

- Beschichtung der zumindest einen Bauteiloberfläche (10) mit einem Beschich- tungsmedium zur Erzeugung einer als Zinklamellenbeschichtung ausgebildeten Oberflächenbeschichtung (8); und

- Aushärten der Oberflächenbeschichtung (8) bei einer Aushärtetemperatur von mindestens 15°C.

5. Verfahren nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der zumindest einen Bauteiloberfläche (10) mittels eines Sprühprozesses durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 und 5,

dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsmedium ein lösemittelhaltiges Reinigungsmedium ist. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass das Aushärten der Oberflächenbeschichtung (8) bei einer Aushärtetemperatur von höchstens 80°C erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass das Aushärten der Oberflächenbeschichtung (8) über eine Aushärtedauer von mindestens 10 Minuten erfolgt.

9. Kraftfahrzeug, umfassend eine Radlageranordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3.

Description:
Radlageranordnung mit einer Beschichtung

Die Erfindung betrifft eine Radlageranordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Radnabe, wobei die Radnabe mit einem Radflansch verbunden ist, wobei auf der Radnabe ein mehrreihiges Wälzlager mit einem Außenring und zumindest einem separaten, axial außen angeordneten Lagerinnenring aufgezogen ist, und wobei an der Radlageranordnung zumindest teilweise eine Oberflächenbeschichtung zur Verbesserung eines Korrosionsschutzes ausgebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Radlageranordnung sowie insbesondere ein Verfahren zur Beschichtung einer Radlageranordnung.

Aus der DE 10 2015 216 657 A1 geht ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Lagerbauteils, wie beispielsweise einem Radlager, hervor, bei dem eine vor Korrosion zu schützende Außenfläche des metallischen Lagerbauteils in den Wirkbe- reich einer Cold-Spray-Einheit ausgerichtet wird, wobei eine Beschichtung zum Korrosionsschutz mit einem Low Pressure Cold-Spray-Verfahren auf die zu schützende Außenfläche des metallischen Lagerbauteils aufgetragen wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Radlageranordnung für ein Kraftfahr- zeug weiterzuentwickeln, und insbesondere die Widerstandsfähigkeit der Radlageranordnung gegenüber Korrosion zu erhöhen.

Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 und 4. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.

Eine erfindungsgemäße Radlageranordnung umfasst eine Radnabe, wobei die Radnabe mit einem Radflansch verbunden ist, wobei auf der Radnabe ein mehrreihiges Wälzlager mit einem Außenring und zumindest einem separaten, axial außen angeordneten Lagerinnenring aufgezogen ist, der durch einen auf eine Stirnfläche des In- nenringes einwirkenden Bund der Radnabe axial vorgespannt ist, wobei an der Radlageranordnung zumindest teilweise eine Oberflächenbeschichtung zur Verbesserung eines Korrosionsschutzes ausgebildet ist, und wobei die Oberflächenbeschichtung als Zinklamellenbeschichtung ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist an der Radlageranordnung vollständig oder zumindest teilweise eine Oberflächenbeschichtung ausgebildet. Mithin ist die Oberflächenbeschichtung zumindest an einem Teil der Oberfläche der Radlageranordnung ausgebildet. Dabei wird vorzugsweise eine innenliegende Verzahnungsgeometrie der Radlageranordnung, die beispielsweise mit einem Wellenelement oder einer Achse des Kraftfahrzeugs in Zahneingriff tritt, nicht mit einer Oberflächenbeschichtung versehen. Ferner ist es aber auch denkbar, dass die Oberflächenbeschichtung an der gesamten Oberfläche der Radlageranordnung ausgebildet ist.

Mit anderen Worten ist die Oberflächenbeschichtung im Wesentlichen eine nicht- elektrolytisch aufgebrachte Beschichtung und besteht hauptsächlich aus Zinklamellen, wobei auch Aluminiumlamellen in der Oberflächenbeschichtung ausgebildet sein können. Die Zinklamellenbeschichtung umfasst im Wesentlichen Zinkanteile, insbesonde- re Zink- und Aluminiumanteile. Dabei umfasst die zur Bildung der Beschichtung verwendete Beschichtungszusammensetzung vorzugsweise Zinkpulver, Aluminiumpulver, Titantetrabutanolat und weitere Bestandteile.

Eine mögliche Beschichtungszusammensetzung umfasst beispeilsweise 50 - 60 % Zinkpulver, 5 - 10 % Aluminiumpulver, 5 - 10 % Titantetrabutanolat, 10 - 20 %

Butyltitanatmonomer und Kohlenwasserstoffe. Eine weitere mögliche Beschichtungszusammensetzung umfasst beispeilsweise 30 - 50 % Zinkpulver, 2,5 - 5 % Aluminiumpulver, 30 - 50 % Titantetrabutanolat, 2,5 - 5 % Trimethoxyvinylsilan und Kohlenwasserstoffe. Insbesondere erzeugt die Zinklamellenbeschichtung einen kathodischen Schutz der Oberfläche der Radlageranordnung, und zeichnet sich im Vergleich zu elektrolytisch verzinkten Oberflächen und galvanisch aufgebrachten Zinkschichten durch einen hohen Korrosionsschutz und eine gute chemische Beständigkeit aus. Darüber hinaus wird das Eindiffundieren beispielsweise von Wasserstoff in die Oberfläche der Radla- geranordnung durch eine Barrierewirkung der Oberflächenbeschichtung zumindest verringert oder verhindert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Oberflächenbeschichtung funktionsrelevant an der äußeren Oberfläche der Radlageranordnung ausgebildet. Eine gezielt partielle Beschichtung der Radlageranordnung kann vorzugsweise durch ein Abkleben oder Abdecken der nicht zu beschichtenden Flächen an der Radlageranordnung, beispielsweise eine innenliegende Verzahnung, ermöglicht werden. Mithin weisen lediglich die äußeren, das heißt die sichtbaren Oberflächen der Radnabe eine Oberflächenbeschichtung auf. Die Oberflächenbeschichtung von Radlagern ist besonders vorteilhaft, da ein Festsitzen eines auf der Achse des Kraftfahrzeugs befestigten Rades aufgrund von Korrosion verhindert wird und somit ein einfacher, leichter Austausch des Rades ermöglicht wird. Gleiches gilt auch für andere Lagerbauteile, die sich in Kontakt mit anderen Metalloberflächen von Einbauteilen befinden, so dass durch die Oberflächenbeschichtung ein Festsitzen des Lagerbauteils an einem Einbauten verhindert wird.

Unter der Oberflächenbeschichtung ist ein Schichtsystem mit mindestens einer Schicht zu verstehen. Insbesondere können auch mehrere Schichten zumindest teil- weise übereinander und/oder nebeneinander ausgebildet sein.

Vorzugsweise weist die Oberflächenbeschichtung eine Schichtdicke von mindestens 10 pm auf. Bevorzugt weist die Oberflächenbeschichtung eine Schichtdicke von höchstens 20 m auf. Gemäß der Salzsprühnebelprüfung aus DIN EN ISO 9227, zur Bewertung einer Korrosionsschutzwirkung unter anderem von metallischen Überzügen, weist die als Zinklamellenbeschichtung ausgebildete Oberflächenbeschichtung bei einer Schichtdicke von 10 pm einen Korrosionsschutz gegen Rotrost von bis zu 720 Stunden auf und erfüllt dadurch die hohen Sicherheitsanforderungen von Radnaben in Radlagern. Zusätzlich verringert die Oberflächenbeschichtung den Einfluss von Korrosionsmedien wie Sauerstoff oder Elektrolyte und erhöht die Schutzdauer des Bauteils.

Insbesondere wird die erfindungsgemäße Radlageranordnung in einem Kraftfahrzeug verwendet. Unter einem Kraftfahrzeug ist ein Fahrzeug zu verstehen, das nach seiner Bauart und seinen besonderen, mit dem Fahrzeug fest verbundenen Einrichtungen zur Beförderung von Personen oder Gütern. Beispielsweise ist unter einem Kraftfahrzeug ein Personenkraftfahrzeug oder ein Lastkraftfahrzeug zu verstehen. Nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Beschichtung einer Radlageranordnung wird zumindest eine zu beschichtende Bauteiloberfläche der Radlageranordnung mittels eines fluiden Reinigungsmediums gereinigt, wobei das Reinigungsmedium zumindest teilweise anschließend von der zumindest einen Bauteiloberfläche entfernt wird, wobei die zumindest eine Bauteiloberfläche in einem weiteren Verfahrensschritt mit einem Beschichtungsmedium zur Erzeugung einer als Zinklamellenbeschichtung ausgebildeten Oberflächenbeschichtung beschichtet wird, und wobei die Oberflä- chenbeschichtung abschließend bei einer Aushärtetemperatur von mindestens 15°C ausgehärtet wird.

Unter dem Reinigungsmedium ist eine Art Waschmittel zu verstehen, mit dem die Oberfläche der Radlageranordnung zumindest teilweise von Prozessmedien, wie Staub, öl- oder fetthaltigen Rückständen, Späne, Flecken und/oder Silikon gereinigt werden kann. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können die zu entfernenden Prozessmedien vollständig von der Radlageranordnung entfernt werden. Es ist jedoch möglich, das geringe Rückstände von Prozessmedien auf der Oberfläche der Radlageranordnung zurückbleiben können, ohne die Qualität der in einem nachfolgenden Verfahrensschritt zu erzeugenden Oberflächenbeschichtung zu mindern. Bevorzugt ist das Reinigungsmedium ein lösemittelhaltiges Reinigungsmedium. Lö- semittelhaltige Reinigungsmedien zeichnen sich durch eine schnelle Wirkung, eine gute Materialverträglichkeit und eine einfache Anwendbarkeit aus. Mithin reagiert das Reinigungsmedium nicht mit den zu behandelnden Oberflächen, das heißt dem Werkstoff der Radlageranordnung. Das Reinigungsmedium wird vorzugsweise auf die zu behandelnden Bauteiloberflächen gesprüht, wobei auch ein manuelles Auftragen des Reinigungsmediums auf die Radlageranordnung denkbar ist. Mit anderen Worten erfolgt die Reinigung der zu beschichtenden Bauteiloberflächen nasschemisch. Dabei findet insbesondere eine Vorbehandlung der Radlageranordnung statt. Dies ist besonders vorteilhaft für eine gezielte Applikation des Reinigungsmediums an den ge- wünschten Stellen des Bauteils. Nach der Applikation des Reinigungsmediums auf den zu behandelnden Bauteiloberflächen wird die Radlageranordnung mit einer hohen Drehzahl zentrifugiert, sodass überschüssiges Reinigungsmedium durch die auftretende Fliehkraft von den Bauteiloberflächen entfernt wird. Insbesondere wird das gesamte Reinigungsmedium von der Radlageranordnung entfernt, jedoch sind prozess- bedingte Rückstände auf den Bauteiloberflächen möglich, sodass leicht feuchte Bauteiloberflächen nach dem Entfernen des überschüssigen Reinigungsmediums vorliegen können. Vorzugsweise erfolgt die Beschichtung der zumindest einen Bauteiloberfläche mittels eines Sprühprozesses. Dabei wird das Beschichtungsmedium beispielsweise mittels einer Sprühvorrichtung manuell oder vollautomatisch auf die zu beschichtende Bauteiloberfläche der Radlageranordnung aufgetragen. Alternativ kann die Radlageranordnung in Abhängigkeit der Bauteilanforderungen auch zumindest teilweise in das Be- schichtungsmedium eingetaucht werden, wobei das Beschichtungsmedium die zu beschichtenden Bauteiloberflächen zur Erzeugung der Oberflächenbeschichtung benetzt. Dies ist insbesondere für die Montage der Radlageranordnung von Vorteil, da die Oberflächenbeschichtung erst nach einer vollständigen Montage des Radlagers auf die Bauteiloberflächen aufgebracht werden kann. Mithin werden Beschädigungen der Oberflächenbeschichtung während des Montageprozesses der Radlageranordnung vermieden.

Nach dem Beschichtungsschritt erfolgt das Aushärten der Oberflächenbeschichtung zumindest bei Raumtemperatur. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel er- folgt das Aushärten der Oberflächenbeschichtung bei einer Aushärtetemperatur von höchstens 80°C. Das Beschichtungsmedium reagiert dabei mit der Luftfeuchtigkeit und der Bauteiloberfläche der Radlageranordnung und bildet die Oberflächenbeschichtung aus. Zusätzlich kann das Beschichtungsmedium mit den prozessbedingten feuchten Rückständen des Reinigungsmediums auf den Bauteiloberflächen zur Bil- dung der Oberflächenbeschichtung reagieren. Vorteilhaft ist dabei die niedrige Prozesstemperatur während des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Aushärten der Oberflächenbeschichtung über eine Aushärtedauer von mindestens 10 Minuten erfolgt. Ins- besondere steigt die Qualität der Oberflächenbeschichtung mit der Dauer der Aushärtung an.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt

Figur 1 eine schematische Perspektivdarstellung einer erfindungsgemäßen Rad- lageranordnung,

Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Radlageranordnung gemäß Figur 1 , und Figur 3 eine schematische Detailschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Radlageranordnung gemäß Figur 2.

Gemäß Figur 1 weist eine erfindungsgemäße Radlageranordnung 1 eine Radnabe 2 eines - hier nicht dargestellten - Kraftfahrzeugs auf. Die Radnabe 2 weist an einem axialen Ende einen Radflansch 3 zur Befestigung einer nicht dargestellten Radfelge und einer Bremsscheibe auf. Ein Außenring 5 der Radlageranordnung 1 ist mittels eines Wälzlagers 4 drehbar auf der Radnabe 2 gelagert.

Nach Figur 2 ist die Radlageranordnung 1 nach einem Aushärteprozess dargestellt. Auf der Radnabe 2 ist ein zweireihiges Wälzlager 4 in Form eines Schrägkugellagers in O-Anordnung angeordnet, das durch zwei Dichtungen 1 1 a, 1 1 b gegen Feuchtigkeit und Schmutz abgedichtet ist. Das Wälzlager 4 weist einen Außenring 5, an den ein Befestigungsflansch 12 angeformt ist, sowie einen Innenring 6 auf. Zwischen dem Außenring 5 und Innenring 6 sind als Wälzkörper dienende Lagerkugeln 13a, 13b an- geordnet. Der Innenring 6 besteht aus zwei Lagerinnenringen 14a, 14b, wobei der axial äußere Lagerinnenring 14a einstückig an die Radnabe 2 angeformt ist, während der axial innere Lagerinnenring 14b ein separates Bauteil ist, welches auf die Radnabe 2 aufgeschoben ist. Die Radnabe 2 weist einen sich im Wesentlichen radial erstreckenden durch Wälznieten ausgebildeten Bund 7 auf, welcher als axialer Anschlag für den separaten Lagerinnenring 14b dient.

Gemäß den Figuren 2 und 3 sind an äußeren Bauteiloberflächen 10 der Radlageranordnung 1 mittels eines Verfahrens zur Beschichtung der Radlageranordnung 1 teilweise eine Oberflächenbeschichtung 8 zur Verbesserung eines Korrosionsschutzes aus- gebildet, wobei die Oberflächenbeschichtung 8 als Zinklamellenbeschichtung teilweise an der Radnabe 2, am Außenring 5 sowie am inneren Lagerinnenring 14b ausgebildet ist. Mithin ist die Oberflächenbeschichtung 8 an allen sichtbaren, äußeren, metallischen Bauteiloberflächen der Radlageranordnung 1 ausgebildet. Dies geht insbeson- dere aus der detaillierten Schnittdarstellung in Figur 3 hervor. Eine innere Verzahnungsgeometrie 15 der Radnabe 2 weist keine Oberflächenbeschichtung 8 auf. Die Oberflächenbeschichtung 8 ist jeweils umlaufend um die Radlageranordnung 1 ausgebildet und weist eine Schichtdicke von mindestens 10 pm und höchstens 20 pm auf.

Bezuqszeichenliste

Radlageranordnung

Radnabe

Radflansch

Wälzlager

Außenring

Innenring

Bund

Oberflächenbeschichtung

Wälzkörper

Bauteiloberfläche

a, 1 1 b Dichtung

Befestigungsflansch

a, 13b Lagerkugel

a, 14b Lagerinnenring

Verzahnungsgeometrie