LAGERANORDNUNG UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES LAGERAUSSENRINGS ODER LAGERINNENRINGS MIT EINER REIBUNGSERHÖHENDEN BESCHICHTUNG

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, umfassend mindestens ein Lager mit einem Lageraußenring und einem Lagerinneming, wobei der Lageraußenring mit einer außenzylindrischen Sitzfläche in der Bohrung eines ersten Bauteils, insbesondere eines Gehäuses, angeordnet ist und/oder wobei der Lagerinneming eine zylindrische Bohrung aufweist, die von einem zweiten Bauteil, insbesondere einer Welle, durchsetzt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Lageraußenrings oder Lagerinnenrings.

Wird ein gattungsgemäßes Lager in ein Gehäuse eingebaut bzw. zur Lagerung einer Welle eingesetzt, kommt es insbesondere bei sehr großen Lagerdurchmessern häufig zu einem Wandern des Lagerrings relativ zur Gehäusebohrung bzw. zur Welle. Dieses Wandern kann dabei in Umfang srichtung und auch in axiale Richtung auftreten. Da eine derartige Wanderbewegung sehr nachteilig ist, muss zumeist mit aufwändigen Mitteln die Bewegung unterbunden werden, was durch formschlüssige Elemente erreicht werden kann. Diese sind aber sowohl in der Herstellung als auch in der Montage kostenintensiv.

Der Erfindung liegt daher die A u f g a b e zu Grunde, eine Lageranordnung der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass in einfacher und kostengünstiger Weise auch bei großen Lagern die besagte Wanderbewegung zuverlässig unterbunden wird. Die L ö s u n g dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die außenzylindrische Sitzfläche des Lageraußenrings und/oder die zylindrische Bohrung des Lagerinnenrings zumindest teilweise mit einer reibungserhöhenden Beschichtung versehen ist.

Die reibungserhöhende Beschichtung weist bevorzugt Hartstoffpartikel auf, die durch eine elektrolytisch abgeschiedene Metallschicht, insbesondere durch eine Nickelschicht, an der Oberfläche der außenzylindrischen Sitzfläche des Lageraußenrings und/oder an der zylindrischen Bohrung des Lagerinnemings fixiert sind. Die Hartstoffpartikel sind dabei vorzugsweise Diamant-Partikel, Bornitrid-Partikel, Silizium-Karbid-Partikel oder Korund-Partikel.

Die reibungserhöhende Beschichtung kann auch eine Zink- oder Molybdän-Schicht sein (mit oder ohne Hartstoffpartikel), wobei die Zink- oder Molybdän-Schicht vorzugsweise durch einen galvanischen Vorgang oder einen Spritzvorgang, insbesondere durch einen Plasmaspritzvorgang oder einen Flammspritzvorgang, aufgebracht ist.

Die Dicke der reibungserhöhenden Beschichtung liegt zumeist bei einem Wert von weniger als 0,5 mm. Ein besonders bevorzugter Bereich der Dicke liegt dabei bei einem Wert von weniger als 0,2 mm.

Die Oberflächemauheit (R _a ) der reibungserhöhenden Beschichtung weist bevorzugt einen Wert von mindestens 15 μιη, besonders bevorzugt einen Wert von mindestens 20 μιη, auf. Es sei allerdings daraufhingewiesen, dass die Oberfläche auheit sehr stark vom Beschichtungsverfahren abhängt und der genannte Wert daher auch stark streuen kann.

Die außenzylindrische Sitzfläche des Lageraußenrings und/oder die zylindrische Bohrung des Lagerinnemings haben bevorzugt einen Durchmesser von mindestens 500 mm. Demgemäß handelt es sich um ein größeres Lager, bei dem der Trend zum Wandern der Ringe in ihrer Aufnahme besonders groß ist.

Der Lageraußenring ist in der Bohrung des ersten Bauteils bzw. das zweite Bauteil ist in der Bohrung des Lagerinnenrings vorzugsweise durch einen Schrumpfsitz angeordnet. Das radiale Fügen von Bauteilen, die einen festen Sitz oder eine Übergangspassung haben, kann nur in einem gewissen Toleranzbereich erfolgen. Daher ist unter Schrumpfsitz hier ein angepasster Schrumpfsitz zu verstehen.

Das Lager kann dabei ein Wälzlager oder ein Gleitlager sein.

Das Verfahren zur Herstellung eines Lageraußenrings oder eines Lagerinnemings, der an einer außenzylindrischen Sitzfläche oder an einer zylindrischen Bohrung mit einer reibungserhöhenden Beschichtung versehen wird, zeichnet sich gemäß der Erfindung durch die Schritte aus: a) beidseitiges Abschließen der Stirnseiten des Lageraußenrings oder des Lagerinnemings mit Deckelelementen und im Falle des Lageraußenrings des radial außenliegenden Raums mit einem Abdeckelement, so dass ein flüssigkeitsdichter Raum entsteht; b) Einbringen mindestens einer Anode und Einfüllen eines Elektrolyts in den Raum, wobei in dem Elektrolyt vorzugsweise Hartstoffpartikel enthalten sind; c) Anlegen einer Gleichspannung zwischen den Lageraußenring oder den Lagerinneming und die mindestens eine Anode, bis sich eine Schicht gewünschter Dicke bestehend aus dem Material der Anode galvanisch an die Oberfläche der Sitzfläche oder der Bohrung angelegt hat. Um eine gleichmäßige reibungserhöhende Beschichtung zu erreichen, sieht eine Fortbildung vor, dass der Raum nur teilweise mit Elektrolyt gefüllt wird und während Schritt c) der Lageraußenring oder der Lagerinnenring gedreht wird.

Gemäß der Erfindung wird also der Außen- und/oder der Innenring des Lagers an seiner Sitzfläche in oder am benachbarten Bauteil (Gehäuse, Welle) mit einer rei- bungserhöhenden Beschichtung versehen. Durch diese Beschichtung wird das Wandern bzw. Drehen des Lagerrings relativ zum benachbarten Bauteil verhindert oder jedenfalls wesentlich erschwert.

Als Montagemöglichkeit des Lager(innen- oder -außen)rings in die Gehäusebohrung oder auf die Welle hat sich in besonderer Weise ein thermisches Aufschrumpfen bewährt. Dabei kann das im Durchmesser größere Bauteil erwärmt und aufgesetzt werden; alternativ oder additiv kann das im Durchmesser kleinere Bauteil abgekühlt und dann aufgesetzt werden. Nach dem Temperaturausgleich liegt ein fester, unter radialer Spannung stehender Verbund vor.

Das Aufbringen der reibungserhöhenden Beschichtung kann beispielsweise auch durch Aufspritzen mittels eines Spritzroboters erfolgen.

Die vorgeschlagene Ausgestaltung ermöglicht einen festen Sitz des Lageraußenrings in seiner Aufnahmebohrung im Gehäuse bzw. des Lagerinnenrings auf der Welle, auch bei großen Durchmessern. Durch die reibungserhöhende Beschichtung verhaken sich insbesondere beim Einsatz von Hartstoffpartikeln diese in der Ge- genoberfläche, so dass ein Mikroformschluss erreicht wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 im Radialschnitt eine Lageranordnung, bei der ein Lager in einem Gehäuse eingebaut ist und eine Welle lagert, Fig. 2 die Einzelheit„X" gemäß Fig. 1, wobei nur der Lageraußenring samt reibungserhöhender Beschichtung dargestellt ist, und

Fig. 3 ein Lager, das in einer Vorrichtung aufgenommen ist, mit der auf der

Oberfläche der Bohrung des Lagerinnemings eine reibungserhöhende Beschichtung erzeugt wird.

In Fig. 1 ist eine Lageranordnung 1 zu sehen, die ein Lager 2 aufweist, das hier als Rillenkugellager ausgebildet ist. Das Lager 2 hat einen Lageraußenring 3 und einen Lagerinneming 4, wobei zwischen den Lagerringen Kugeln angeordnet sind. Der Lageraußenring 3 sitzt mit seiner außenzylindrischen Sitzfläche 5 in einer Bohrung 6, die in ein Gehäuse 7 eingearbeitet ist. Der Lagerinneming 4 hat eine zylindrische Bohrung 8, die zur Aufnahme einer Welle 9 mit einem entsprechenden Abschnitt ausgebildet ist.

Das Lager 2 kann groß ausgeführt sein, wobei der Durchmesser der zylindrischen Bohrung 8 bzw. der außenzylindrischen Sitzfläche 5 deutlich mehr als 500 mm betragen kann. Um ohne aufwändige Maßnahmen einen sicheren Sitz der Lagerringe 3, 4 in der Gehäusebohrung bzw. auf der Welle sicherzustellen, sind vorliegend die außenzylindrische Sitzfläche 5 des Außenrings 3 und die zylindrischen Bohrung 8 des Innemings 4 mit einer reibungserhöhenden Beschichtung 10 versehen, wie sie in Fig. 2 schematisch illustriert ist.

Hiernach ist eine Beschichtung 10 auf die zylindrische Fläche des Lageraußenrings 3 - skizziert in Fig. 2 - bzw. des Lagerinnenrings 4 aufgebracht. Die Beschichtung 10 besteht aus einer elektrolytisch abgeschiedenen Metallschicht 12 (vorliegend aus einer Nickelschicht), die eingesetzt wird, um auf der Sitzfläche 5 bzw. in der Bohrung 8 Hartstoffpartikel 11 zu fixieren. Dabei wird als Hartstoff 11 vorliegend Diamantpulver eingesetzt, das Diamanten mit einer durchschnittlichen Korngröße von ca. 30 bis 100 μιη aufweist. Die Dicke t der reibungserhöhenden Beschichtung 10 ist demgemäß gering und liegt bevorzugt im Bereich zwischen 0,05 mm und 0,5 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,2 mm.

In Fig. 3 ist eine nur schematisch dargestellte Vorrichtung zu sehen, mit der die zylindrische Bohrung 8 des Lagerirmenrings 4 mit der reibungserhöhenden Beschich- tung 10 versehen werden kann. Hierzu sind stirnseitig an den Lagerinneming 4 zwei Deckelelemente 13 und 14 angebracht, die nach ihrer Montage einen flüssigkeitsdichten Raum 15 abschließen; dieser Raum wird teilweise durch die Bohrung 8 begrenzt. Der Raum 15 kann auch als Galvanikraum bezeichnet werden.

Der Raum 15 wird dann teilweise mit einem Elektrolyt gefüllt. Weiterhin sind in dem Raum 15 zwei Anoden 16 angeordnet, die von einer entsprechenden Halterung 17 gehalten werden. Die Halterung 17 wird von einer zentrischen Welle 18 durchsetzt, die mittels eines Riemenantriebs 19 von einem Elektromotor 20 angetrieben wird, wodurch auch der Lagerinnenring 4 dreht. Die Welle 18 ist axial elektrisch isoliert, d. h. in der Welle 18 ist eine elektrische Isolierung 21 angeordnet. Der eine Teil der Welle 18 (in Fig. 3 der linke Teil) ist elektrisch mit dem Lagerirmenring 4 verbunden. Der andere Teil der Welle 18 (in Fig. 3 der rechte Teil) ist elektrisch über die Halterung 17 mit den Anoden 16 verbunden. Eine nicht dargestellte Stromquelle wird nunmehr angeschlossen und zwar so, dass die Anoden 16 mit dem Plus-Pol und der Lagerinnenring 4 mit dem Minus-Pol verbunden ist.

Demgemäß fungieren die Anoden 16 als Opferanoden, deren Material sich an der zylindrischen Bohrung 8 anlagert. In dem Elektrolyt sind Hartstoffpartikel, z. B. Diamantpartikel, enthalten, so dass sich durch die Anlagerung des Materials der Anoden 16 eine Schicht am Innenring 4 anlagert, der - wie in Fig. 2 illustriert - die Hartstoffpartikel fixiert. Das langsame und gleichmäßige Drehen des Innenrings 4 während des galvanischen Prozesses durch den Elektromotor 20 schafft eine gleichmäßige Schicht auf der Bohrung 8. Während sich im vorliegenden Falle das Nickel auf der Bohrungsoberfläche des Innenrings 4 abscheidet, werden also die im Elektrolyt schwimmenden Diamantpartikeln durch die Drehung immer wieder verwirbelt, was zu einer gleichmäßigen reibungserhöhenden Beschichtung 10 führt.

Die Vorrichtung zur Anlagerung der reibungserhöhenden Beschichtung ist in vor- teilhafter Weise sehr kompakt aufgebaut.

Bezugszeichenliste

1 Lageranordnung

2 Lager

3 Lageraußenring

4 Lagerinnenring

5 außenzylindrische Sitzfläche

6 Bohrung

7 erstes Bauteil (Gehäuse)

8 zylindrische Bohrung

9 zweites Bauteil (Welle)

10 reibungserhöhende Beschichtung

11 Hartstoffpartikel

12 elektrolytisch abgeschiedene Metallschicht

13 Deckelelement

14 Deckelelement

15 flüssigkeitsdichter Raum

16 Anode

17 Halterung

18 Welle

19 Riemenantrieb

20 Elektromotor

21 elektrische Isolierung t Dicke