DE19545337C2 - Laufbahnringe von Wälzlagern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft radial hoch belastete Laufbahnringe von Wälzlagern, die mit ihrer Außenumfangsfläche in einem Gehäuse fixiert sind oder mit ihrer Innenumfangsfläche ein anderes Bauteil aufnehmen.

In der Wälzlagerindustrie ist es ein altbekanntes Problem, daß Außenringe von radial hochbelasteten Wälzlagern bei Umfangslast zum Wandern im Sitz in Umfangs-, aber auch in Axialrichtung neigen. Im Prinzip genauso trifft das für Innenringe zu, wenn diese mit ihrer Innenumfangsfläche eine hochbelastete Welle aufnehmen. Dieser unerwünschte Effekt tritt umso stärker hervor, je dünner der Ring und je höher die Last ist. Bei stoßartiger Belastung wird der Ring sogar rutschen, wobei zu befürchten ist, daß die Sitzflächen von Ring und Gegenstück durch Passungsrost und Verschleiß beschädigt werden.

Dem versucht man nach dem bisherigen Stand der Technik dadurch zu begeg­ nen, daß die Pressung zwischen Ring und Gehäuse bzw. zwischen Ring und Welle erhöht wird, Klebemittel eingesetzt oder Formschlußmöglichkeiten der sich berührenden Teile gesucht werden. Derartige Möglichkeiten sind jedoch teuer und oftmals in ihrer Anwendung begrenzt, d. h., unpraktikabel.

Nun ist zwar in diesem Zusammenhang aus der US 2,779,641 ein Kugellager bekannt geworden, dessen Außenring zackenartige Vorsprünge aufweist, um eine verbesserte Befestigung in einem Gehäuse zu realisieren. Abgesehen davon, daß dieser Außenring geschlitzt ist, sind diese zackenartigen Vorsprünge einer anderen Größenordnung zuzuordnen. Sie können eine Ausdehnung bis zu einigen Zehntelmillimetern erreichen, gehören demzufolge im Gegensatz zur Erfindung einer Makrostruktur an und bieten auch keine Gewähr, ein Wandern von Teilen im Preßsitz zu verhindern.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Vermeidung der bisherigen Nachteile eine einfache und kostensparende Methode zum Verhindern des Wanderns von Wälzlagern im Preßsitz zu entwickeln.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches dadurch gelöst, daß die Umfangsflächen eine die Adhäsion erhöhende, scharfkantige aufgerauhte Oberfläche mit einer Rauhtiefe von 5 bis 50 µm aufweisen, wobei die Oberfläche durch einen Strahlvorgang mit einem Korund der Teilchengröße 50 bis 200 µm bei einer Aufprallgeschwindigkeit von 30 bis 60 m/s aufgerauht ist.

Durch diese Oberflächenaufrauhung entstehen in der Kontaktfläche der sich berührenden Körper atomare Bindungen (Mikroverschweißungen), die eine ausreichende Haftung beider Teile aneinander durch eine mechanische Ver­ klammerung bewirken. Wird eine derartige Werkstoffverbindung getrennt, erfolgt die Trennung nicht in der ursprünglichen Kontaktfläche, sondern im Volumen des anderen Partners, d. h. es haftet Material des einen Partners am anderen Partner. Es ist ein Werkstoffverbund entstanden. Durch diesen Werk­ stoffverbund wird eine sichere Befestigung und gleichmäßige Unterstützung des Maschinenbauteils in einem Gehäuse erreicht und so beispielsweise bei einem Wälzlager dessen volle Nutzung der Tragfähigkeit erreicht. Beim Einpressen der aufgerauhten Oberfläche erhöht sich die Einpreßkraft nur in vertretbaren Grenzen, aber die Losbrechkraft beim Auspressen ist, wie oben erwähnt, aufgrund des entstandenen Werkstoffverbundes wesentlich höher.

Die erforderliche Zylindrizität wird durch den Angleich an die Geometrie der Lagerschale oder der Welle angepaßt. Beim Einpreßvorgang selbst wird die so aufgerauhte mikroverfestigte Oberfläche in die Kontaktoberfläche eingedrückt, es kommt zu einem Verhaken der sehr harten Mikrostruktur der aufgerauhten Oberfläche mit dem Grundwerkstoff des Passungspartners. Gleichzeitg brechen dünne Rauhheitsspitzen ab. Die abgebrochenen Bruchstücke führen zu einer weiteren Verankerung in der Oberfläche. Zusätzlich wird die durch das Abbrechen der Spitzen entstehende Bruchoberfläche sauerstofffrei, d. h. oxid­ frei, so daß sie mit dem Passungspartner sehr aktiv reagiert und wie bereits vorstehend beschrieben mikrokaltverschweißt.

Die Aufrauhung der Oberfläche durch einen Strahlvorgang erfolgt durch Aufschleudern von Strahlmittel in bekannter Weise mittels Druckluft oder Schleuderrad auf diese. Durch diesen Strahlvorgang mit dem Ziel der Aufrauhung der Oberfläche werden zusätzlich Druckeigenspannungen erzeugt, die zur Erhöhung der Dauerfestigkeit und zur Vermeidung von Spannungsrißkorrosion führen. Als Ergebnis der durch den Strahlvorgang erzeugten dreiachsigen Kräfte erfolgt eine räumliche Wölbung derart, daß die Durchbiegung auf der gestrahlten Seiten konvex ist (Almen-Intensität). Diese Auswölbung erhöht beim Einpressen in ein Gehäuse die Flächenpressung und unterstützt den Fügeprozeß somit positiv.

Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert:
Eine dünnwandige, spanlos geformte Hülse für ein Nadellager aus einsatz­ gehärtetem Stahl wurde mit feinkörnigem scharfkantigem Koruntstrahlmittel mit einer Teilchengröße im Bereich von 50 bis 200 µm bei einer Auftreffgeschwin­ digkeit von 50 m/s beaufschlagt. Dabei wurde auf der Mantelfläche der Hülse eine aufgerauhte Oberfläche mit 5 bis 50 µm Rauhtiefe erzeugt. Die so aufge­ rauhte Hülse wurde mit einem entsprechenden Passungsübermaß in ein Gehäuse eingepreßt. Dabei zeigt es sich im Vergleich mit einer unbehandelten Hülse gleicher Abmessung, daß zum Entfernen der Hülse mit aufgerauhter Oberfläche aus der Gehäusebohrung eine wesentlich größere Losbrechkraft erforderlich ist. Diese Losbrechkraft repräsentiert den Widerstand gegenüber einem Verschieben des Lagerringes im Preßsitz. Hohe Losbrechkraft beim Längsauspressen bedeutet also gleichzeitig ein hohes Losbrechmoment beim Verdrehen, also eine größere Sicherheit der aufgerauhten Hülse gegenüber deren Wandern.

Claims (1)

1. Radial hoch belastete Laufbahnringe von Wälzlagern, die mit ihrer Außenum­ fangsfläche in einem Gehäuse fixiert sind oder mit ihrer Innenumfangsfläche ein anderes Bauteil aufnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangs­ flächen eine die Adhäsion erhöhende, scharfkantige aufgerauhte Oberfläche mit eine Rauhtiefe von 5 bis 50 µm aufweisen, wobei die Oberfläche durch ei­ nen Strahlvorgang mit einem Korund der Teilchengröße 50 bis 200 µm bei ei­ ner Aufprallgeschwindigkeit von 30 bis 60 m/s aufgerauht ist.