DE112017005703B4

DE112017005703B4 - Lagerbuchse für Raupenkette und Verfahren zum Herstellen derselben

Info

Publication number: DE112017005703B4
Application number: DE112017005703.5T
Authority: DE
Inventors: Yusuke Kondo; Kazuo Maeda; Eiji Amada
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2023-05-11
Anticipated expiration: 2037-12-21
Also published as: US20190316220A1; JP2018103963A; DE112017005703T5; CN110049916A; JP6730920B2; CN110049916B; KR20190072594A; US11162152B2; WO2018123758A1

Abstract

Lagerbuchse (40) für eine Raupenkette (2), wobei die Buchse eine Ringform hat, die eine Innenumfangsfläche (41), eine Außenumfangsfläche (42), eine erste Stirnfläche (43) und eine zweite Stirnfläche (44) aufweist, die der ersten Stirnfläche (43) axial gegenüberliegt, und die Lagerbuchse (40) umfasst:eine gehärtete Schicht (41A) an der Seite der Innenumfangsfläche (41), wobei diese gehärtete Schicht (41A) die Innenumfangsfläche (41) bildet;eine gehärtete Schicht (42A) an der Seite der Außenumfangsfläche (42), wobei diese gehärtete Schicht (42A) zumindest einen Teil der Außenumfangsfläche (42) bildet;eine gehärtete Schicht (43A) an der Seite der ersten Stirnfläche (43), wobei diese gehärtete Schicht (43A) die erste Stirnfläche (43) bildet und einen Bereich mit einer Härte von 63 HRC oder mehr aufweist, der eine Dicke von 3 mm oder mehr von der ersten Stirnfläche (43) aus hat; sowieeinen ungehärteten Bereich (49), der eine geringere Härte als die gehärtete Schicht (41A) an der Seite der Innenumfangsfläche (41), die gehärtete Schicht (42A) an der Seite der Außenumfangsfläche (42) und die gehärtete Schicht (43A) an der Seite der ersten Stirnfläche (43) hat, wobei dieser ungehärtete Bereich (49) einen Teil der zweiten Stirnfläche (44) bildet, und wobeidie Lagerbuchse (40) aus Stahl besteht unddie gehärtete Schicht (41A) an der Seite der Innenumfangsfläche (41), die gehärtete Schicht (43A) an der Seite der ersten Stirnfläche (43) und die gehärtete Schicht (42A) an der Seite der Außenumfangsfläche (42) so ausgebildet sind, dass sie sich durchgehend erstrecken.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lagerbuchse für eine Raupenkette sowie ein Verfahren zum Herstellen derselben.
Technischer Hintergrund
Raupenketten-Fahrvorrichtungen, die mit einer Raupenkette ausgestattet sind, werden als Fahrvorrichtungen für Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise Hydraulikbagger und Planierraupen, eingesetzt. Die Raupenkette enthält eine Vielzahl von Raupengliedern, die in Ringform verbunden sind, sowie Raupenschuhe, die an den Raupengliedern befestigt sind. In jedem Raupenglied ist ein Durchgangsloch ausgebildet. Benachbarte Raupenglieder eines Paars sind so angeordnet, dass sie einander in der Umfangsrichtung der Raupenkette teilweise überlappen. Die Durchgangslöcher der benachbarten Raupenglieder sind, in der Richtung senkrecht zu der Dreh-Ebene der Raupenkette gesehen, fluchtend. Ein Kettenbolzen ist so eingeführt, dass er sich durch die Durchgangslöcher hindurch erstreckt. Eine Buchse für eine Raupenkette ist so angeordnet, dass sie den Außenumfang des Kettenbolzens umschließt. Die Raupenkette ist mit einem sich drehenden Kettenrad so in Eingriff, dass die Raupenkette in einer Umfangsrichtung angetrieben wird. Dabei kommen die Raupenkette und das Kettenrad in Eingriff, wenn das Kettenrad in Kontakt mit den Buchsen für die Raupenkette kommt. Das Kettenrad und die Buchsen für die Raupenkette sind in Gleitkontakt miteinander. Dadurch kommt es zu Verschleiß der Buchsen für die Raupenkette. Bei der herkömmlichen Raupenkette bestimmt der Verschleiß der Buchsen für die Raupenkette die Lebensdauer der Raupenkette.
Es ist eine Struktur vorgeschlagen worden, bei der eine drehbare Buchse, die relativ zu dem Kettenbolzen in Umfangsrichtung gedreht werden kann, in einem Abschnitt angeordnet ist, der in Kontakt mit dem Kettenrad kommt. Bei dieser Struktur werden Lagerbuchsen eingesetzt, die sich zwischen dem Kettenbolzen und entsprechenden Raupengliedern befinden und die an dem Kettenbolzen so befestigt sind, dass die drehbare Buchse zwischen ihnen eingeschlossen ist (siehe z.B. WO 93/11020 A1 ). Beim Einsatz einer derartigen Struktur kann die Lebensdauer der Raupenkette verlängert werden.
EP 1 775 204 A2 die als nächstliegender Stand der Technik angesehen wird, offenbart eine Lagerbuchse für eine Raupenkette, wobei die Buchse eine Ringform mit einer Innenumfangsfläche, einer Außenumfangsfläche, einer ersten Stirnfläche und einer zweiten Stirnfläche, die axial gegenüber der ersten Stirnfläche angeordnet ist, aufweist. DE 101 41 826 A1 lehrt, dass eine Stahllagerbuchse für eine Raupenkette an der Innenumfangsfläche, an der Außenumfangsfläche und an mindestens einer Stirnfläche ein gehärtetes Gebiet aufweist. Zwischen dem gehärteten Gebiet an der Außenumfangsfläche und dem gehärteten Gebiet an der Stirnfläche sowie zwischen dem gehärteten Gebiet an der Innenumfangsfläche und dem gehärteten Gebiet an der Stirnfläche ist jedoch ein erweichtes Gebiet unvermeidbar.
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Jedoch kann, selbst wenn die Struktur eingesetzt wird, die, wie oben beschrieben, die drehbaren Buchsen enthält, die Lebensdauer der Raupenkette nicht ausreichend verlängert werden.
Angesichts der oben stehenden Ausführungen besteht eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung darin, eine Lagerbuchse für eine Raupenkette, mit der die Lebensdauer der Raupenkette verlängert werden kann, sowie ein Verfahren zum Herstellen der Lagerbuchse zu schaffen.
Lösung des Problems
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch Bereitstellen einer Lagerbuchse für eine Raupenkette mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und eines Verfahrens zum Herstellen einer Lagerbuchse für eine Raupenkette mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 5 gelöst. Weitere vorteilhafte Aspekte der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine Lagerbuchse für eine Raupenkette gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus Stahl. Diese Lagerbuchse für eine Raupenkette hat eine Ringform, die eine Innnenumfangsfläche, eine Außenumfangsfläche, eine erste Stirnfläche und eine zweite Stirnfläche aufweist, die der ersten Stirnfläche axial gegenüberliegt. Diese Lagerbuchse für eine Raupenkette umfasst eine gehärtete Schicht an der Seite der Innenumfangsfläche, eine gehärtete Schicht an der Seite der Außenumfangsfläche, eine gehärtete Schicht an der Seite der ersten Stirnfläche sowie einen ungehärteten Bereich. Die gehärtete Schicht an der Seite der Innenumfangsfläche bildet die Innenumfangsfläche. Die gehärtete Schicht an der Seite der Außenumfangsfläche bildet zumindest einen Teil der Außenumfangsfläche. Die gehärtete Schicht an der Seite der ersten Stirnfläche bildet die erste Stirnfläche und weist einen Bereich mit einer Härte von 63 HRC oder mehr auf, der eine Dicke von 3 mm oder mehr von der ersten Stirnfläche aus hat. Der ungehärtete Bereich hat eine geringere Härte als die gehärtete Schicht an der Seite der Innenumfangsfläche, die gehärtete Schicht an der Seite der Außenumfangsfläche und die gehärtete Schicht an der Seite der ersten Stirnfläche und bildet einen Teil der zweiten Stirnfläche. Die gehärtete Schicht an der Seite der Innenumfangsfläche, die gehärtete Schicht an der Seite der ersten Stirnfläche und die gehärtete Schicht an der Seite der Außenumfangsfläche sind so ausgebildet, dass sie sich durchgehend erstrecken.
Mit der Lagerbuchse für eine Raupenkette der vorliegenden Erfindung kann die Lebensdauer der Raupenkette verlängert werden.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Lagerbuchse für eine Raupenkette gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Schritt zum Fertigen eines aus Stahl bestehenden Materialrings, einen Schritt zum Ausbilden eines erhitzten Bereiches, einen Schritt zum Abschreckhärten eines Teils des Materialrings sowie einen Schritt zum Anlassen des Materialrings. Bei dem Schritt zum Fertigen eines Materialrings wird der aus Stahl bestehende Materialring gefertigt, der eine Ringform hat, die eine Innenumfangsfläche, eine Außenumfangsfläche, eine erste Stirnfläche und eine zweite Stirnfläche aufweist, die der ersten Stirnfläche axial gegenüberliegt. Bei dem Schritt zum Ausbilden eines erhitzten Bereiches wird der erhitzte Bereich, der auf eine Temperatur erhitzt wird, die nicht unter dem Umwandlungspunkt A₁ des Stahls liegt, so ausgebildet, dass er die Innenumfangsfläche, zumindest einen Teil der Außenumfangsfläche, die erste Stirnfläche und einen Teil der zweiten Stirnfläche des Materialrings enthält. Bei dem Schritt zum Abschreckhärten eines Teils des Materialrings wird ein Teil des Materialrings Abschreckhärten unterzogen, indem der erhitzte Bereich von der Temperatur, die nicht unter dem Umwandlungspunkt A₁ liegt, auf einen Temperaturbereich abgekühlt wird, der nicht über dem M_s-Punkt liegt. Bei dem Schritt zum Anlassen des Materialrings wird der teilweisem Abschreckhärten unterzogene Materialring auf eine Temperaturbereich erhitzt, der unter dem Umwandlungspunkt A₁ liegt, um den Materialring so anzulassen, dass ein Bereich mit einer Härte von 63 HRC oder mehr erhalten wird, der eine Dicke von 3 mm oder mehr von der ersten Stirnfläche aus hat.
Mit dem Verfahren zum Herstellen der Lagerbuchse für eine Raupenkette der vorliegenden Erfindung kann problemlos die Lagerbuchse für eine Raupenkette der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, wobei gleichzeitig das Problem der Erweichung einer zuvor ausgebildeten gehärteten Schicht umgangen wird, das auftreten kann, wenn eine Vielzahl gehärteter Schichten sequenziell ausgebildet wird.
Effekte der Erfindung
Mit der Lagerbuchse für eine Raupenkette und dem Verfahren zu ihrer Herstellung der vorliegenden Erfindung können die Lagerbuchse für eine Raupenkette, mit der die Lebensdauer der Raupenkette verlängert werden kann, und das Verfahren zum Herstellen der Lagerbuchse geschaffen werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau einer Raupenketten-Fahrvorrichtung zeigt;
2 ist eine schematische Perspektivansicht, die einen Teil des Aufbaus einer Raupenkette zeigt;
3 ist eine schematische Draufsicht, die einen Teil des Aufbaus der Raupenkette zeigt;
4 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in 3;
5 ist eine schematische Schnittansicht, die den Aufbau einer Lagerbuchse zeigt;
6 ist ein Flussdiagramm, das schematisch ein Verfahren zum Herstellen einer Lagerbuchse darstellt;
7 ist eine schematische Perspektivansicht, die den Aufbau einer Spule einer Vorrichtung zum Induktionshärten zeigt;
8 ist eine schematische Schnittansicht, die den Aufbau der Spule der Vorrichtung zum Induktionshärten zeigt;
9 zeigt Härteverteilung von Proben; und
10 zeigt Ergebnisse eines Sandabriebtests.

Beschreibung von Ausführungsformen
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden beschrieben. In den folgenden Zeichnungen werden die gleichen oder entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht wiederholt beschrieben.
Eine Lagerbuchse der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise, wie weiter unten beschrieben, in einer Raupenketten-Fahrvorrichtung eingesetzt werden. Die Raupenketten-Fahrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wie unter Bezugnahme auf 1 zu sehen ist, eine Fahrvorrichtung für ein Arbeitsfahrzeug, wie beispielsweise eine große Planierraupe, und enthält eine Raupenkette 2, einen Raupenrahmen 3, ein Führungsrad 4, ein Kettenrad 5, eine Vielzahl (im vorliegenden Fall sieben) von Laufrollen 10 sowie eine Vielzahl (im vorliegenden Fall zwei) von Stützrollen 11.
Die Raupenkette 2 enthält eine Vielzahl von Raupengliedern 9, die endlos verbunden sind, sowie Raupenschuhe 6, die an den entsprechenden Raupengliedern 9 befestigt sind. Die Raupenglieder 9 schließen äußere Glieder 7 und innere Glieder 8 ein. Die äußeren Glieder 7 und die inneren Glieder 8 sind abwechselnd verbunden. Jeder Raupenschuh 6 ist, wie unter Bezugnahme auf 2 und 3 zu sehen ist, an Raupenschuh-Befestigungsflächen 79, 89 eines Paars äußerer Glieder 7 oder eines Paars innerer Glieder 8 befestigt. So werden zwei Reihen von Gliedern gebildet, die jeweils aus den abwechselnd angeordneten äußeren Gliedern 7 und inneren Gliedern 8 bestehen.
Das Führungsrad 4, die Vielzahl (im vorliegenden Fall sieben) von Laufrollen 10 und die Vielzahl (im vorliegenden Fall zwei) von Stützrollen 11 sind, wie unter Bezugnahme auf 1 zu sehen ist, so an dem Raupenrahmen 3 angebracht, dass sie um ihre jeweiligen Achsen herum gedreht werden können. Das Kettenrad 5 ist an der Seite eines Endes des Raupenrahmens 3 angeordnet und an einem Fahrzeugkörper (nicht dargestellt) angebracht. Eine Kraftquelle, wie beispielsweise ein Motor, ist mit dem Kettenrad 5 verbunden, und das Kettenrad 5 dreht sich, von der Kraftquelle angetrieben, um seine Achse herum. An einer Außenumfangsfläche des Kettenrades 5 ist eine Vielzahl von Kettenrad-Zähnen 51 angeordnet, die Vorsprünge sind, die radial nach außen vorstehen. Jeder Kettenrad-Zahn 51 ist mit der Raupenkette 2 in Eingriff und bewirkt, dass die Drehung des Kettenrades 5 auf die Raupenkette 2 übertragen wird. Dadurch dreht sich die Raupenkette 2, durch die Drehung des Kettenrades 5 angetrieben, in einer Umfangsrichtung.
Das Führungsrad 4 ist an dem anderen Ende (gegenüber der Seite, an der das Kettenrad 5 angeordnet ist) des Raupenrahmens 3 angebracht. Die Laufrollen 10 und die Stützrollen 11 sind an dem Raupenrahmen 3 in dem Bereich, der zwischen dem Kettenrad 5 und dem Führungsrad 4 eingeschlossen ist, an der Bodenkontakt-Seite bzw. der der Bodenkontakt-Seite gegenüberliegenden Seite angebracht. Die Außenumfangsflächen des Führungsrades 4, der Laufrollen 10 und der Stützrollen 11 kommen in Kontakt mit der Innenumfangsfläche der Raupenkette 2. Dadurch dreht sich die Raupenkette 2, durch die Drehung des Kettenrades 5 angetrieben, in einer Umfangsrichtung und wird dabei von dem Führungsrad 4, dem Kettenrad 5, den Laufrollen 10 und den Stützrollen 11 geführt.
Der Aufbau der Raupenkette 2 wird im Folgenden detailliert beschrieben. Jeder Raupenschuh 6 ist, wie unter Bezugnahme auf 2 und 3 zu sehen ist, an äußeren Gliedern 7 oder inneren Gliedern 8 mittels Schrauben 93 und Muttern 94 angebracht und befestigt. Ein äußeres Glied 7 und ein inneres Glied 8, die aneinandergrenzen, sind so angeordnet, dass sie einander, in der Richtung senkrecht zu der Dreh-Ebene der Raupenkette 2 gesehen (in der Perspektive von 3 gesehen), teilweise überlappen, und sind mittels eines Kettenbolzens 91 sowie einer Buchse 20 verbunden.
Das heißt, jedes innere Glied 8 weist, wie unter Bezugnahme auf 2 bis 4 zu sehen ist, zwei Buchsen-Löcher 85 auf, die so ausgebildet sind, dass sie in der Richtung senkrecht zu der Dreh-Ebene der Raupenkette 2 verlaufen. Von diesen zwei Buchsen-Löchern 85 sind ein Buchsen-Loch 85 und das andere Buchsen-Loch 85 an dem einen Ende bzw. dem anderen Ende in der Längsrichtung des inneren Gliedes 8 ausgebildet. Des Weiteren weist das innere Glied 8 eine Lauffläche 87 auf, die an seiner Seite ausgebildet ist, die der Seite gegenüberliegt, an der der Raupenschuh 6 angebracht ist. Jedes äußere Glied 7 weist zwei Kettenbolzen-Löcher 75 auf, die so ausgebildet sind, dass sie in der Richtung senkrecht zu der Dreh-Ebene der Raupenkette 2 verlaufen. Von diesen zwei Kettenbolzen-Löchern 75 sind ein Kettenbolzen-Loch 75 und das andere Kettenbolzen-Loch 75 an einem Ende bzw. dem anderen Ende in der Längsrichtung des äußeren Gliedes 7 ausgebildet. Des Weiteren weist das äußere Glied 7 eine Lauffläche 77 auf, die an seiner Seite ausgebildet ist, die der Seite gegenüberliegt, an der der Raupenschuh 6 angebracht ist.
Paarige äußere Glieder 7, an denen ein Raupenschuh 6 befestigt ist, sind so angeordnet, dass ihre zwei Kettenbolzen-Löcher 75 jeweils, in der Richtung senkrecht zu der Dreh-Ebene der Raupenkette 2 gesehen, fluchtend sind. Desgleichen sind paarige innere Glieder 8, an denen ein Raupenschuh 6 befestigt ist, so angeordnet, dass ihre zwei Kettenbolzen-Löcher 85 jeweils, in der Richtung senkrecht zu der Dreh-Ebene der Raupenkette 2 gesehen, fluchtend sind. Des Weiteren sind die äußeren Glieder 7 und die inneren Glieder 8, die aneinandergrenzen, so angeordnet, dass ihre zwei Buchsen-Löcher 85, in der Richtung senkrecht zu der Dreh-Ebene der Raupenkette 2 gesehen, fluchtend sind. Des Weiteren sind die äußeren Glieder 7 und die inneren Glieder 8, die aneinandergrenzen, so angeordnet, dass die Kettenbolzen-Löcher 75 und die Buchsen-Löcher 85, in der Richtung senkrecht zu der Drehebene der Raupenkette 2 gesehen, fluchtend sind. Ein Kettenbolzen 91 ist, wie unter Bezugnahme auf 4 zu sehen ist, so angeordnet, dass er durch das Kettenbolzen-Loch 75 des äußeren Gliedes 7, das zu einer Reihe gehört, das Buchsen-Loch 85 des inneren Gliedes 8, das zu der einen Reihe gehört, das Buchsen-Loch 85 des inneren Gliedes 8, das zu der anderen Reihe gehört, und das Kettenbolzen-Loch 75 des äußeren Gliedes 7 hindurch verläuft, das zu der anderen Reihe gehört. Der Kettenbolzen 91 wird in die Kettenbolzen-Löcher 75 eingepresst, und seine jeweiligen Enden werden an Naben 76 der entsprechenden äußeren Glieder 7 verstemmt, so dass der Bolzen fest an den paarigen äußeren Gliedern 7 angebracht ist.
Eine Buchse 20 schließt, wie unter Bezugnahme auf 4 zu sehen ist, ein Paar Lagerbuchsen (stationäre Buchsen) 40 sowie eine drehbare Buchse 30 ein, die zwischen den paarigen Lagerbuchsen 40 eingeschlossen ist. Die drehbare Buchse 30 und die paarigen Lagerbuchsen 40 haben jeweils eine hohlzylindrische Form mit einem Durchgangsloch in dem Bereich, der ihre Mittelachse einschließt. Die drehbare Buchse 30 und die paarigen Lagerbuchsen 40 sind so angeordnet, dass ihre Mittelachsen deckungsgleich sind. Die Lagerbuchsen 40 werden fest angebracht, wenn sie in die Buchsen-Löcher 85 der entsprechenden inneren Glieder 8 eingepasst werden. Der Kettenbolzen 91 ist so angeordnet, dass er sich durch die Durchgangslöcher der drehbaren Buchse 30 und der paarigen Lagerbuchsen 40 hindurch erstreckt. Dadurch kann sich die drehbare Buchse 30 in Umfangsrichtung relativ zu dem Kettenbolzen 91 drehen.
Des Weiteren weist, wie unter Bezugnahme auf 4 zu sehen ist, der Kettenbolzen 91 ein Schmierstoffreservoir 91A auf, das so ausgebildet ist, dass es sich axial in dem Bereich erstreckt, der die Mittelachse des Bolzens einschließt, und das einen Schmierstoff, wie beispielsweise Schmieröl, speichert. Der Kettenbolzen 91 weist des Weiteren einen Schmierstoffkanal 91 B auf, der so ausgebildet ist, dass er radial verläuft, und der Verbindung zwischen der Außenumfangsfläche und dem Schmierstoffreservoir 91A herstellt. Das Schmierstoffreservoir 91A weist eine Öffnung an einer Stirnfläche des Kettenbolzens 91 auf, und ein Stopfen 91C ist in die Öffnung eingepasst. Der Schmierstoff, wie beispielsweise Schmieröl, wird über die Öffnung des Schmierstoffreservoirs 91A in das Schmierstoffreservoir 91A eingeleitet und, wenn der Stopfen 91C in die Öffnung eingepasst ist, in dem Schmierstoffreservoir 91A gespeichert. Der Schmierstoff im Inneren des Schmierstoffreservoirs 91A wird über den Schmierstoffkanal 91B zwischen die Außenumfangsfläche des Kettenbolzens 91 und die Innenumfangsfläche der drehbaren Buchse 30 eingeleitet. Dadurch wird die Reibung zwischen der Außenumfangsfläche des Kettenbolzens 91 und der Innenumfangsfläche der drehbaren Buchse 30 verringert und der Verschleiß der Außenumfangsfläche des Kettenbolzens 91 und der Innenumfangsfläche der drehbaren Buchse 30 vermindert. Zwischen der Lagerbuchse 40 und dem äußeren Glied 70 sind ein Distanzring 96, eine Dichtung 95 sowie ein Druckring 97 angeordnet. Die Dichtung 95 wird durch den Druckring 97 an eine Stirnfläche der Lagerbuchse 40 gedrückt. Dadurch wird verhindert, dass das Schmiermittel zwischen der Außenumfangsfläche des Kettenbolzens 91 und der Innenumfangsfläche der drehbaren Buchse 30 nach außen austritt. Die Raupenkette 2 ist eine Raupenkette vom Typ mit drehbarer Buchse, die den oben beschriebenen Aufbau hat, der die drehbaren Buchsen 30 einschließt.
Bei der Raupenketten-Fahrvorrichtung 1 werden, wenn die Drehung des Kettenrades 5 auf die Raupenkette 2 übertragen werden soll, die Kettenrad-Zähne 51 mit den an den Raupengliedern 9 angebrachten Buchsen 20 in Eingriff gebracht. Bei einer Raupenketten-Fahrvorrichtung, die mit einer herkömmlichen Raupenkette ohne drehbare Buchsen 30 ausgestattet ist, bewirkt der Eingriff der Kettenrad-Zähne mit den Buchsen Verschleiß der Außenumfangsflächen der Buchsen, der häufig die Lebensdauer der Raupenketten-Fahrvorrichtung oder die Zyklen für den Austausch von Teilen bestimmt. Im Unterschied dazu werden bei der Raupenketten-Fahrvorrichtung 1, die mit der Raupenkette mit drehbaren Buchsen ausgestattet ist, die Kettenrad-Zähne 51 mit den drehbaren Buchsen 30 in Eingriff gebracht, die in Bezug auf die Kettenbolzen 91 gedreht werden können. Es ist zu erwarten, dass sich dadurch die Lebensdauer der drehbaren Buchsen 30 verlängert. Wenn jedoch die weiter unten anhand eines Beispiels beschriebenen Lagerbuchsen der vorliegenden Erfindung nicht eingesetzt würden, würden Erde und Sand, die zwischen einem äußeren Glied 7 und einem inneren Glied 8 eindringen, zwischen die Lagerbuchse 40 und die Dichtung 95 gelangen. Wenn die Raupenketten-Fahrvorrichtung 1 in diesem Zustand betrieben wird, würden die Erde und der Sand, die eingedrungen sind, Abrieb dieser mit der Dichtung 95 in Kontakt befindlichen Stirnfläche der Lagerbuchse 40 bewirken und so Verschleißrillen erzeugen. Der Schmierstoff würde über diese Verschleißrillen an dem Bereich austreten, an dem der Schmierstoff durch den engen Kontakt zwischen der Lagerbuchse 40 und der Dichtung 95 eingeschlossen worden ist. In diesem Fall würde es zu Abscheuern oder dergleichen an der Außenumfangsfläche des Kettenbolzens 91 und der Innenumfangsfläche der drehbaren Buchse 30 kommen, dass eine kürzere Lebensdauer der Raupenketten-Fahrvorrichtung 1 zur Folge hat.
Es folgt eine Beschreibung der Lagerbuchse 40 der vorliegenden Ausführungsform. 5 ist eine schematische Schnittansicht, die die Lagerbuchse 40 in dem Zustand zeigt, in dem sie in einem Querschnitt geschnitten ist, der die Mittelachse A einschließt. Die in 4 und 5 gezeigte Lagerbuchse 40 der vorliegenden Ausführungsform besteht aus Stahl. Die Lagerbuchse 40 hat eine Ringform, die eine Innenumfangsfläche 41, eine Außenumfangsfläche 42, eine erste Stirnfläche 43 und eine zweite Stirnfläche 44 einschließt, die der ersten Stirnfläche 43 axial gegenüberliegt.
Die Lagerbuchse 40 enthält eine gehärtete Schicht 41A an der Seite der Innenumfangsfläche, eine gehärtete Schicht 42A an der Seite der Außenumfangsfläche, eine gehärtete Schicht 43A an der Seite der ersten Stirnfläche sowie einen ungehärteten Bereich 49. Die gehärtete Schicht 41A an der Seite der Innenumfangsfläche ist so ausgebildet, dass sie die Innenumfangsfläche 41 einschließt. Die gehärtete Schicht 42A an der Seite der Außenumfangsfläche ist so ausgebildet, dass sie die Außenumfangsfläche 42 einschließt. Die gehärtete Schicht 43A an der Seite der ersten Stirnfläche ist so ausgebildet, dass sie die erste Stirnfläche 43 einschließt. Ein Bereich mit einer Härte von 63 HRC oder mehr hat eine Dicke t von 3 mm oder mehr von der ersten Stirnfläche 43 aus.
Der ungehärtete Bereich 49 hat eine geringere Härte als die gehärtete Schicht 41A an der Seite der Innenumfangsfläche, die gehärtete Schicht 42A an der Seite der Außenumfangsfläche und die gehärtete Schicht 43A an der Seite der ersten Stirnfläche. Die Härte des ungehärteten Bereiches 49 beträgt beispielsweise 25 HRC oder mehr und 40 HRC oder weniger. In der vorliegenden Ausführungsform ist der ungehärtete Bereich 49 so ausgebildet, dass er die zweite Stirnfläche 44 einschließt.
An der zweiten Stirnfläche 44 ist ein axial vorstehender Abschnitt 45 ausgebildet. Der vorstehende Abschnitt 45 ist so ausgebildet, dass er die Außenumfangsfläche 42 einschließt. Der vorstehende Abschnitt 45 ist so ausgebildet, dass sich ein Bereich der Lagerbuchse 40, der die Außenumfangsfläche 42 einschließt, in der axialen Richtung erstreckt. Das heißt, bei der Lagerbuchse 40 hat die Außenumfangsfläche 42 eine Länge in der axialen Richtung, die größer ist als die der Innenumfangsfläche 41. Der vorstehende Abschnitt 45 ist in dem ungehärteten Bereich 49 eingeschlossen.
Bei der Lagerbuchse 40 entspricht der Bereich außerhalb der gehärteten Schicht 41A an der Seite der Innenumfangsfläche, der gehärteten Schicht 42A an der Seite der Außenumfangsfläche und der gehärteten Schicht 43A an der Seite der ersten Stirnfläche dem ungehärteten Bereich 49. Die gehärtete Schicht 41A an der Seite der Innenumfangsfläche, die gehärtete Schicht 42A an der Seite der Außenumfangsfläche und die gehärtete Schicht 43A an der Seite der ersten Stirnfläche sind abschreckgehärtete Schichten, deren Härte höher ist als die des übrigen, ungehärteten Bereiches 49. Die gehärtete Schicht 41A an der Seite der Innenumfangsfläche, die gehärtete Schicht 43A an der Seite der ersten Stirnfläche und die gehärtete Schicht 42A an der Seite der Außenumfangsfläche sind so ausgebildet, dass sie sich durchgehend erstrecken.
Als der Stahl, der die Lagerbuchse 40 bildet, kann beispielsweise ein Stahl (Kohlenstoffstahl) eingesetzt werden, der Kohlenstoff (C), Silizium (Si) und Mangan (Mn) enthält, wobei der Rest aus Eisen (Fe) und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht. Der Gehalt an den jeweiligen Elementen kann beispielsweise wie im Folgenden aufgeführt festgelegt werden.
Kohlenstoff: nicht weniger als 0,55 Masse-% und nicht mehr als 0,90 Masse-% Kohlenstoff ist ein Element, das die Härte des Stahls erheblich beeinflusst. Wenn der Kohlenstoffgehalt weniger als 0,55 Masse-% beträgt, ist es schwierig, mittels Abschrecken und Anlassen eine gehärtete Schicht auszubilden, die einen Bereich mit einer Härte von 63 HRC oder mehr und einer Dicke von 3 mm oder mehr aufweist. Wenn hingegen der Kohlenstoffgehalt 0,90 Masse-% überschreitet, wird es schwierig, der Lagerbuchse 40 ausreichende Zähigkeit zu verleihen. Daher liegt der Kohlenstoffgehalt vorzugsweise in dem oben beschriebenen Bereich.
Silizium: nicht weniger als 0,15 Masse-% und nicht mehr als 0,35 Masse-%
Silizium ist ein Element, das bei dem Stahlherstellungsprozess desoxidierend wirkt. Wenn der Siliziumgehalt weniger als 0,15 Masse-% beträgt, steigen die Kosten für den Stahlherstellungsprozess. Wenn hingegen Silizium in einer zu großen Menge zugesetzt wird, verringert sich die Zähigkeit, so dass es nicht vorteilhaft ist, Silizium in grö-ßerer Menge als erforderlich zuzusetzen. Daher liegt der Siliziumgehalt vorzugsweise in dem oben beschriebenen Bereich.
Mangan: nicht weniger als 0,40 Masse-% und nicht mehr als 0,90 Masse-%
Mangan ist ebenfalls ein Element, das bei dem Stahlherstellungsprozess desoxidierend wirkt. Mangan verbessert auch Härtbarkeit des Stahls. Wenn der Mangangehalt weniger als 0,40 Masse-% beträgt, reicht die Härtbarkeit möglicherweise nicht aus oder steigen die Kosten für den Stahlherstellungsprozess. Wenn hingegen der Mangangehalt 0,90 Masse-% überschreitet, können Härterisse auftreten, oder es kann Sulfid als nichtmetallischer Einschluss entstehen, wodurch die Eigenschaften der Lagerbuchse 40 beeinträchtigt werden. Daher liegt der Mangangehalt vorzugsweise in dem oben beschriebenen Bereich.
Phosphor (P): nicht mehr als 0,020 Masse-%
Schwefel (S): nicht mehr als 0,020 Masse-%
Phosphor und Schwefel als unvermeidbare Verunreinigungen sind unter dem Aspekt besserer Zähigkeit der Lagerbuchse 40 vorzugsweise in einer Menge in dem oben beschriebenen Bereich enthalten.
Der Stahl, der die Lagerbuchse 40 bildet, kann ein Stahl (Legierungsstahl) sein, der zusätzlich zu den oben aufgeführten Bestandteilen Chrom (Cr) oder/und Molybdän (Mo) enthält. Der Gehalt an den Elementen kann beispielsweise wie im Folgenden aufgeführt festgelegt werden.
Chrom: nicht weniger als 0,40 Masse-% und nicht mehr als 1,30 Masse-%
Chrom verbessert die Härtbarkeit des Stahls. Wenn der Chromgehalt weniger als 0,40 Masse-% beträgt, kann dieser Effekt nicht ausreichend zum Tragen kommen. Wenn hingegen der Chromgehalt 1,30 Masse-% überschreitet, können Härterisse auftreten. Daher liegt der Chromgehalt vorzugsweise in dem oben beschriebenen Bereich.
Molybdän: nicht weniger als 0,15 Masse-% und nicht mehr als 0,50 Masse-%
Molybdän verbessert Härtbarkeit des Stahls. Molybdän trägt auch zu verbesserter Zähigkeit bei. Wenn der Molybdängehalt weniger als 0,15 Masse-% beträgt, können die oben genannten Effekte nicht ausreichend zum Tragen kommen. Wenn hingegen der Molybdängehalt 0,5 Masse-% überschreitet, steigen die Kosten für die Stahlherstellung, während gleichzeitig die oben aufgeführten Effekte nur mäßig verbessert werden. Daher liegt der Molybdängehalt vorzugsweise in dem oben beschriebenen Bereich.
In der.Lagerbuchse 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind, wie oben erläutert, die gehärtete Schicht 43A an der Seite der ersten Stirnfläche sowie der ungehärtete Bereich 49 ausgebildet, wobei die gehärtete Schicht 43A an der Seite der ersten Stirnfläche so ausgebildet ist, dass sie die erste Stirnfläche 43 einschließt und einen Bereich mit einer Härte von 63 HRC oder mehr aufweist, der eine Dicke von 3 mm oder mehr von der ersten Stirnfläche 43 aus hat. Dadurch wird die Verschleißfestigkeit des die erste Stirnfläche 43 einschließenden Bereiches verbessert, während gleichzeitig akzeptable Zähigkeit gewährleistet ist. Dementsprechend wird, selbst wenn Erde und Sand zwischen der ersten Stirnfläche 43 der Lagerbuchse 40 und der Dichtung 95 eindringen, verhindert, dass Verschleißrillen an der ersten Stirnfläche 43 entstehen. Dadurch wird beispielsweise Abscheuern der Außenumfangsfläche des Kettenbolzens 91 und der Innenumfangsfläche der drehbaren Buchse 30 aufgrund des Austretens des Schmieröls verhindert, wodurch sich die Lebensdauer der Raupenkette 2 verlängert. Die Lagerbuchse 40 der vorliegenden Ausführungsform ist, wie oben ersichtlich wird, eine Lagerbuchse, durch die die Lebensdauer der Raupenkette selbst bei einer großen Arbeitsmaschine verlängert werden kann.
Ein beispielhaftes Verfahren zum Herstellen der Lagerbuchse 40 der vorliegenden Ausführungsform wird im Folgenden beschrieben. Bei dem Verfahren zum Herstellen der Lagerbuchse 40 in der vorliegenden Ausführungsform wird, wie unter Bezugnahme auf 6 zu sehen ist, zunächst ein Schritt S10 zum Formen ausgeführt. In diesem Schritt S10 wird ein Stahlmaterial beispielsweise aus dem oben beschriebenen Kohlenstoffstahl oder Legierungsstahl erzeugt und Warmschmieden, Spanen oder anderer Bearbeitung unterzogen, um einen in einer gewünschten Form der Lagerbuchse 40 ausgebildeten Materialring herzustellen.
Anschließend wird ein Schritt S20 zum vollständigen Härten ausgeführt. In diesem Schritt S20 wird der gesamte in Schritt S10 hergestellte Materialring auf eine Temperatur erhitzt, die nicht unter dem Umwandlungspunkt A₁ des den Materialring bildenden Stahls liegt, und dann zum Härten auf eine Temperatur abgekühlt, die nicht über dem M_s-Punkt liegt. Der Materialring kann beispielsweise in einem atmosphärischen Ofen erhitzt werden.
Anschließend wird ein erster Schritt S30 zum Anlassen ausgeführt. In diesem Schritt S30 wird der gesamte Materialring, der in dem oben beschriebenen Schritt S20 gehärtet wurde, auf einen Temperaturbereich erhitzt, der unter dem Umwandlungspunkt A₁ des den Materialring bildenden Stahls liegt, und dann zum Anlassen abgekühlt. Das heißt, der Materialring wird beispielsweise in einem Ofen auf eine Temperatur nicht unter 450 °C und nicht über 600 °C erhitzt und über einen Zeitraum von nicht weniger als 30 Minuten und nicht mehr als 180 Minuten gehalten und anschließend abgekühlt. So erhält der gesamte Materialring beispielsweise gesteuert eine Härte von nicht weniger als 25 HRC und nicht mehr als 40 HRC. Obwohl die Schritte S20 und S30 optional sind, ermöglichen es diese Schritte, wenn sie ausgeführt werden, dass der Materialring als Ganzes ausgezeichnete Zähigkeit annimmt.
Anschließend wird ein Schritt S40 zum teilweisen Erhitzen ausgeführt. In diesem Schritt S40 wird ein erhitzter Bereich, der auf einen Temperaturbereich erhitzt wird, der nicht unter dem Umwandlungspunkt A₁ des Stahls liegt, so ausgebildet, dass er einen Teil des in dem oben beschriebenen Schritt S30 angelassenen Materialrings einschließt, d.h., dass er die Innenumfangsfläche 41, die Außenumfangsfläche 42 und die erste Stirnfläche 43 des Rings einschließt. Dieses teilweise Erhitzen kann beispielsweise mittels induktiven Erhitzens durchgeführt werden. Dabei wird der Bereich des Materialrings, der die zweite Stirnfläche 44 einschließt, in einem Temperaturbereich gehalten, der unter dem Umwandlungspunkt A₁ liegt. Der vorstehende Abschnitt 45 wird ebenfalls in dem Temperaturbereich gehalten, der unter dem Umwandlungspunkt A₁ liegt.
Anschließend wird ein Schritt S50 zum schnellen Abkühlen ausgeführt. In diesem Schritt S50 wird der oben beschriebene erhitzte Bereich zum Abschreckhärten des Teils des Materialrings von dem Temperaturbereich, der nicht unter dem Umwandlungspunkt A₁ liegt, auf einen Temperaturbereich abgekühlt, der nicht über dem M-Punkt liegt. Das Abkühlen des erhitzten Bereiches kann beispielsweise durchgeführt werden, indem Kühlwasser auf den Materialring gesprüht wird.
Die Schritte S40 und S50 können unter Einsatz einer Vorrichtung zum Induktionshärten wie im Folgenden beschrieben ausgeführt werden. 7 ist eine schematische Perspektivansicht, die den Aufbau einer Spule einer Vorrichtung zum Induktionshärten zeigt. 8 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in 7 zeigt.
Die Spule 60 der Vorrichtung zum Induktionshärten der vorliegenden Ausführungsform schließt, wie unter Bezugnahme auf 7 und 8 zu sehen ist, ein Paar linearer Abschnitte 61, ein Paar Abschnitte 62 zum Erhitzen der Außenumfangsfläche, ein Paar erster Verbindungsabschnitte 63, ein Paar Abschnitte 64 zum Erhitzen der ersten Stirnfläche, ein Paar zweiter Verbindungsabschnitte 65, ein Paar erster Abschnitte 66 zum Erhitzen der Innenumfangsfläche sowie einen zweiten Abschnitt 67 zum Erhitzen der Innenumfangsfläche ein.
Die paarigen linearen Abschnitte 61, die sich parallel zueinander erstrecken, sind elektrisch mit einer Stromquelle (nicht dargestellt) verbunden. Die paarigen Abschnitte 62 zum Erhitzen der Außenumfangsfläche, die mit den paarigen linearen Abschnitten 61 verbunden sind, bilden Bogenformen, die sich in entgegengesetzten Richtungen am Umfang entlang der Außenumfangsfläche 42 der Lagerbuchse (Materialring) 40 erstrecken. Die paarigen ersten Verbindungsabschnitte 63, die mit den paarigen Abschnitten 62 zum Erhitzen der Außenumfangsfläche verbunden sind, bilden lineare Formen, die sich jeweils entlang der ersten Stirnfläche 43 der Lagerbuchse (Materialring) 40 radial innerhalb der ersten Stirnfläche 43 erstrecken. Die paarigen Abschnitte 64 zum Erhitzen der ersten Stirnfläche, die mit den paarigen ersten Verbindungsabschnitten 63 verbunden sind, bilden Bogenformen, die sich jeweils entlang der ersten Stirnfläche 43 der Lagerbuchse (Materialring) 40 in einer Umfangsrichtung der ersten Stirnfläche 43 erstrecken und sich dabei dem linearen Abschnitt 61 nähern.
Die paarigen zweiten Verbindungsabschnitte 65, die mit den paarigen Abschnitten 64 zum Erhitzen der ersten Stirnfläche verbunden sind, bilden lineare Formen, die sich jeweils radial innerhalb der Lagerbuchse (Materialring) 40 erstrecken. Die paarigen ersten Abschnitte 66 zum Erhitzen der Innenumfangsfläche, die mit den paarigen zweiten Verbindungsabschnitten 65 verbunden sind, bilden Formen, die sich jeweils axial an der Innenumfangsfläche 41 der Lagerbuchse (Materialring) 40 entlang erstrecken. Der zweite Abschnitt 67 zum Erhitzen der Innenumfangsfläche hat eine Form, die sich so in Umfangsrichtung an der Innenumfangsfläche 41 der Lagerbuchse (Materialring) 40 entlang erstreckt, dass sie die paarigen ersten Abschnitte 66 zum Erhitzen der Innenumfangsfläche verbindet.
In dem Schritt S40 wird die Lagerbuchse (Materialring) 40 in die Vorrichtung zum Induktionshärten eingesetzt, die die oben beschriebene Spule 60 aufweist. Das heißt, die Lagerbuchse (Materialring) 40 ist so angeordnet, dass die Außenumfangsfläche 42 der Lagerbuchse (Materialring) 40 den Abschnitten 62 der Spule 60 zum Erhitzen der Außenumfangsfläche zugewandt ist, die erste Stirnfläche (43 den ersten Verbindungsabschnitten 63 sowie den Abschnitten 64 zum Erhitzen der ersten Endfläche zugewandt ist und die Innenumfangsfläche 41 den ersten Abschnitten 66 zum Erhitzen der Innenumfangsfläche sowie dem zweiten Abschnitt 67 zum Erhitzen der Innenumfangsfläche zugewandt ist. So wird Hochfrequenzstrom in dem Zustand durch die Spule 60 geleitet, in dem sich die Lagerbuchse (Materialring) 40 in Umfangsrichtung dreht, ohne dass sich die relative Positionsbeziehung zu der Spule 60 ändert. So wird die Lagerbuchse (Materialring) 40 Induktionserhitzenunterzogen, so dass der oben beschriebene erhitzte Bereich ausgebildet wird. Danach wird in dem Schritt S50 Stromzufuhr zu der Spule 60 unterbrochen, und Kühlwasser wird auf die Lagerbuchse (Materialring) 40 gesprüht. Das heißt, in den Schritten S40 und S50 wird die Lagerbuchse (Materialring) 40 mittels Induktionshärten teilweise Abschreckhärten unterzogen.
Anschließend wird ein zweiter Schritt S60 zum Anlassen ausgeführt. In diesem Schritt S60 wird der in den Schritten S40 und S50 teilweise abgeschreckte Materialring auf eine Temperatur erhitzt, die unter dem Umwandlungspunkt A₁ des den Materialring bildenden Stahls liegt und unter der Erhitzungstemperatur in dem oben aufgeführten Schritt S30 liegt, und anschließend zum Anlassen abgekühlt. Das heißt, der Materialring wird beispielsweise in einem Ofen auf eine Temperatur nicht unter 100 °C und nicht über 300 °C erhitzt und über einen Zeitraum von nicht länger als 30 Minuten und nicht kürzer als 180 Minuten gehalten und anschließend abgekühlt. Mit diesem Schritt wird die Härte des in den Schritten S40 bis S50 abgeschreckten Bereiches, d. h., der gehärteten Schicht 41A an der Seite der Innenumfangsfläche, der gehärteten Schicht 42A an der Seite der Außenumfangsfläche und der gehärteten Schicht 43A an der Seite der ersten Stirnfläche, gesteuert. Dabei werden die Temperatur beim Erhitzen und die Zeit zum Erhitzen so gesteuert, dass der Bereich mit einer Härte von 63 HRC oder mehr eine Dicke von 3 mm oder mehr von der ersten Stirnfläche 43 aus erhält. Anschließend wird, wenn erforderlich, ein Schritt S70 zum Fertigbearbeiten ausgeführt. In diesem Schritt S70 wird Fertigbearbeitung ausgeführt, die für den Materialring erforderlich ist, der die Wärmebehandlung in den oben beschriebenen Schritten S20 bis S60 durchlaufen hat. Die Lagerbuchse 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann mit dem oben beschriebenen Prozess hergestellt werden.
Bei dem Verfahren zum Herstellen der Lagerbuchse 40 in der vorliegenden Ausführungsform wird der Materialring, der den erhitzten Bereich aufweist, der so ausgebildet ist, dass er die Innenumfangsfläche 41, die Außenumfangsfläche 42 und die erste Stirnfläche 43 des Materialrings einschließt, abgekühlt, so dass der Materialring teilweisem Abschreckhärten unterzogen wird. Anschließend wird er angelassen, um geeignete Härteverteilung zu erreichen. Daher ist es mit dem Verfahren zum Herstellen der Lagerbuchse 40 in der vorliegenden Ausführungsform problemlos möglich, die Lagerbuchse 40 herzustellen, wobei gleichzeitig das Problem der Erweichung einer zuvor ausgebildeten gehärteten Schicht umgangen wird, das auftreten kann, wenn eine Vielzahl gehärteter Schichten sequenziell ausgebildet wird. Mit dem bei dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform eingesetzten Induktionshärten ist es möglich, die gehärtete Schicht 43A an der Seite der ersten Stirnfläche, die einen Bereich mit einer Härte von 63 HRC oder mehr aufweist, der eine Dicke von 3 mm oder mehr von der ersten Stirnfläche 43 aus hat, auf ökonomische Weise auszubilden.
Beispiele
Es wurde eine Untersuchung durchgeführt, um den/die Stahl/Stähle zu bestimmen, der/die für die Lagerbuchse geeignet ist/sind, und es wurde des Weiteren ein Sandabriebtest ausgeführt, um einen Versuch zum Bestätigen besserer Verschleißfestigkeit der Lagerbuchse der vorliegenden Erfindung durchzuführen. Der Versuch lief wie im Folgenden beschrieben ab.

Zunächst wurden Stahlmaterialien mit den in Tabelle 1 gezeigten Bestandteilen in der Zusammensetzung gefertigt. Anschließend wurden aus den Stahlmaterialien Scheiben mit einem Durchmesser von 90 mm und einer Dicke von 30 mm ausgebildet. Jede Scheibe wurde als Ganzes Abschreckhärten unterzogen und dann zum Anlassen auf 600 °C erhitzt, um die Härte der Scheibe als Ganzes so zu steuern, dass sie zwischen 25 HRC und 40 HRC lag. Die Seite einer Endfläche der Scheibe wurde Induktionshärten unterzogen und anschließend bei 150 °C angelassen, um ein Muster herzustellen. Es ist anzumerken, dass für das Muster E anstelle des Härtens und Anlassens bei 600 °C als Ganzes Glühen auf kugeligen Zementit (spheroidizing annealing), gefolgt von dem Induktionshärten, durchgeführt wurde. Bei dem Muster G wurde das Muster anstelle des Induktionshärtens und Anlassens bei 150 °C Erhitzen und anschließender Ölabschreckung als Ganzes unterzogen und wurde bei 160 °C angelassen. Dieses Muster G besteht aus dem gleichen Material wie das Muster B. Das Muster G bildet eine herkömmliche Lagerbuchse.

	C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	B	Fe	Härtverfahren	Anlasstemperatur	Anmerkung
Muster A	0,66	0,31	0,82	0,009	0,009	1,19	0,15		Rest	Induktionshärten	150 °C	Erfindungsgemäße Beispiele
Muster B	0,57	0,24	0,57	0,010	0,006	0,48	0,47	-	Rest
Muster C	0,58	0,27	0,81	0,010	0,009	0,82	0,30	-	Rest
Muster D	0,85	0,26	0,45	0,018	0,003	0,21	-	-	Rest
Muster E	1,08	0,25	0,40	0,015	0,013	1,50	-	-	Rest			Vergleichsbeispiele
Muster F	0,51	0,16	0,40	0,010	0,015	0,72	-	0,0017	Rest
Muster G	0,57	0,24	0,57	0,010	0,006	0,48	0,47	-	Rest	Ölabschreckung als Ganzes	160 °C

Bei den hergestellten Mustern A bis G wurde Härteverteilung in der Tiefenrichtung von der einen Endfläche aus untersucht. Die Ergebnisse sind in 9 dargestellt. In 9 steht die horizontale Achse für den Abstand von der einen Endfläche und steht die vertikale Achse für die Härte.
Es erwies sich, dass, wie unter Bezugnahme auf 9 zu sehen ist, die Muster A, B, C und D diejenigen der erfindungsgemäßen Beispiele sind, in denen jeweils eine gehärtete Schicht ausgebildet ist, in der der Bereich mit einer Härte von 63 HRC oder mehr eine Dicke von 3 mm oder mehr von der Endfläche aus hat. Hingegen sind die Muster E, F und G diejenigen der Vergleichsbeispiele, die außerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen.
Von den oben aufgeführten Mustern wurden aus den Mustern A, D und G Prüfstücke ausgeschnitten, die die abschreckgehärtete Endfläche enthielten, und wurden einem Sandabriebtest unterzogen. Jedes Prüfstück hatte eine Quaderform mit einer Höhe von 30 mm und einer Endfläche in quadratischer Form mit einer 15 mm langen Seite, die der abschreckgehärteten Endfläche entspricht. Diese abschreckgehärtete Endfläche wurde an eine Stirnfläche einer in Umfangsrichtung rotierenden Scheibe gedrückt, und das Maß an Verschleiß wurde in festen Zeitintervallen geprüft. Auf der Stirnfläche der Scheibe waren Erde und Sand verteilt. Die Ergebnisse sind in 10 dargestellt.
In 10 steht die horizontale Achse für die Zeit, über die ein Prüfstück an die Scheibe gedrückt wurde, und steht die vertikale Achse für das Maß an Verschleiß. Das Muster G bildet, wie oben erläutert, eine herkömmliche Lagerbuchse. Bei den den erfindungsgemäßen Beispielen entsprechenden Mustern A und D war, wie unter Bezugnahme auf 10 zu sehen ist, die Zeit, die für Fortschritt des Verschleißes bis in die gleiche Tiefe wie bei dem Muster G erforderlich war, ungefähr 1,5-mal so lang. Das heißt, die Verschleißfestigkeit der den erfindungsgemäßen Beispielen entsprechenden Muster A und D beträgt ungefähr das 1,5-fache derjenigen des dem Vergleichsbeispiel entsprechenden Musters G, das außerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegt. Dies belegt, dass bei der Lagerbuchse der vorliegenden Erfindung erheblich bessere Verschleißfestigkeit gewährleistet ist und daher mit einer längeren Lebensdauer der Raupenkette gerechnet werden kann.
Es sollte klar sein, dass die Ausführungsform und die Beispiele, wie sie hier offenbart werden, in jeder Hinsicht veranschaulichend und nicht einschränkend sind. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die Vorgaben der Ansprüche und nicht durch die oben stehende Beschreibung definiert und soll jegliche Abwandlungen innerhalb des Schutzumfangs und der Bedeutung äquivalent zu den Vorgaben der Ansprüche einschließen.
Industrielle Einsatzmöglichkeiten
Die Lagerbuchse und das Verfahren zu ihrer Herstellung der vorliegenden Erfindung können besonders vorteilhaft bei der Lagerbuchse, die für eine Raupenkette einer gro-ßen Arbeitsmaschine eingesetzt wird, die eine längere Lebensdauer erfordert, sowie bei dem Verfahren zu ihrer Herstellung Verwendung finden.
Bezugszeichenliste

1: Raupenketten-Fahrvorrichtung;
2: Raupenkette;
3: Raupenrahmen;
4: Führungsrad;
5: Kettenrad;
6: Raupenschuh;
7: äußeres Glied;
8: inneres Glied;
9: Raupenglied;
10: Laufrollen;
11: Stützrollen;
20: Buchse;
30: drehbare Buchse;
40: Lagerbuchse;
41: Innenumfangsfläche;
41A: gehärtete Schicht an der Seite der Innenumfangsfläche;
42: Außenumfangsfläche;
42A: gehärtete Schicht an der Seite der Außenumfangsfläche;
43: erste Stirnfläche;
43A: gehärtete Schicht an der Seite der ersten Stirnfläche;
44: zweite Stirnfläche;
45: vorstehender Abschnitt;
49: ungehärteter Bereich;
51: Kettenrad-Zahn;
60: Spule;
61: linearer Abschnitt;
62: Abschnitt zum Erhitzen der Außenumfangsfläche;
63: erster Verbindungsabschnitt;
64: Abschnitt zum Erhitzen der ersten Stirnfläche;
60: Spule;
61: linearer Abschnitt;
62: Abschnitt zum Erhitzen der Außenumfangsfläche;
63: erster Verbindungsabschnitt;
64: Abschnitt zum Erhitzen der ersten Stirnfläche;
65: zweiter Verbindungsabschnitt;
66: erster Abschnitt zum Erhitzen der Innenumfangsfläche;
67: zweiter Abschnitt zum Erhitzen der Innenumfangsfläche;
75: Kettenbolzen-Loch;
76: Nabe;
77: Lauffläche;
79: Raupenschuh-Befestigungsfläche;
85: Buchsen-Loch;
87: Lauffläche;
91: Kettenbolzen;
91A: Schmierstoffreservoir;
91B: Schmierstoffkanal;
91C: Stopfen;
93: Schraube;
94: Mutter;
95: Dichtung;
96: Distanzring und
97: Druckring.

Claims

Lagerbuchse (40) für eine Raupenkette (2), wobei die Buchse eine Ringform hat, die eine Innenumfangsfläche (41), eine Außenumfangsfläche (42), eine erste Stirnfläche (43) und eine zweite Stirnfläche (44) aufweist, die der ersten Stirnfläche (43) axial gegenüberliegt, und die Lagerbuchse (40) umfasst: eine gehärtete Schicht (41A) an der Seite der Innenumfangsfläche (41), wobei diese gehärtete Schicht (41A) die Innenumfangsfläche (41) bildet; eine gehärtete Schicht (42A) an der Seite der Außenumfangsfläche (42), wobei diese gehärtete Schicht (42A) zumindest einen Teil der Außenumfangsfläche (42) bildet; eine gehärtete Schicht (43A) an der Seite der ersten Stirnfläche (43), wobei diese gehärtete Schicht (43A) die erste Stirnfläche (43) bildet und einen Bereich mit einer Härte von 63 HRC oder mehr aufweist, der eine Dicke von 3 mm oder mehr von der ersten Stirnfläche (43) aus hat; sowie einen ungehärteten Bereich (49), der eine geringere Härte als die gehärtete Schicht (41A) an der Seite der Innenumfangsfläche (41), die gehärtete Schicht (42A) an der Seite der Außenumfangsfläche (42) und die gehärtete Schicht (43A) an der Seite der ersten Stirnfläche (43) hat, wobei dieser ungehärtete Bereich (49) einen Teil der zweiten Stirnfläche (44) bildet, und wobei die Lagerbuchse (40) aus Stahl besteht und die gehärtete Schicht (41A) an der Seite der Innenumfangsfläche (41), die gehärtete Schicht (43A) an der Seite der ersten Stirnfläche (43) und die gehärtete Schicht (42A) an der Seite der Außenumfangsfläche (42) so ausgebildet sind, dass sie sich durchgehend erstrecken.
Lagerbuchse (40) für eine Raupenkette (2) nach Anspruch 1, wobei der ungehärtete Bereich (49) eine Härte von 25 HRC oder mehr und 40 HRC oder weniger hat.
Lagerbuchse (40) für eine Raupenkette (40) nach Anspruch 1 oder 2, wobei an der zweiten Stirnfläche (44) ein axialer vorstehender Abschnitt (45) ausgebildet ist, und der axial vorstehende Abschnitt (45) im ungehärteten Bereich (49) enthalten ist.
Lagerbuchse (40) für eine Raupenkette (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Stahl nicht weniger als 0,55 Masse-% und nicht mehr als 0,90 Masse-% Kohlenstoff enthält.
Verfahren zum Herstellen einer Lagerbuchse (40) für eine Raupenkette (2), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Fertigen eines aus Stahl bestehenden Materialrings, wobei der Materialring eine Ringform hat, die eine Innenumfangsfläche (41), eine Außenumfangsfläche (42), eine erste Stirnfläche (43) und eine zweite Stirnfläche (44) aufweist, die der ersten Stirnfläche (43) axial gegenüberliegt; Ausbilden eines erhitzten Bereiches, der die Innenumfangsfläche (41), zumindest einen Teil der Außenumfangsfläche (42), die erste Stirnfläche (43) und einen Teil der zweiten Stirnfläche (44) des Materialrings enthält, wobei der erhitzte Bereich auf eine Temperatur erhitzt wird, die nicht unter dem Umwandlungspunkt A₁ des Stahls liegt; Abschreckhärten eines Teils des Materialrings durch Abkühlen des erhitzten Bereiches von der Temperatur, die nicht unter dem Umwandlungspunkt A₁ liegt, auf einen Temperaturbereich, der nicht über dem M_s-Punkt liegt; und Anlassen des Materialrings durch Erhitzen des teilweisem Abschreckhärten unterzogenen Materialrings auf einen Temperaturbereich, der unter dem Umwandlungspunkt A₁ liegt, um einen Bereich mit einer Härte von 63 HRC oder mehr zu erhalten, der eine Dicke von 3 mm oder mehr von der ersten Stirnfläche (43) aus hat, wobei eine gehärtete Schicht (41A) an der Seite der Innenumfangsfläche (41), eine gehärtete Schicht (43A) an der Seite der ersten Stirnfläche (43) und eine gehärtete Schicht (42A) an der Seite der Außenumfangsfläche (42) so ausgebildet sind, dass sie sich durchgehend erstrecken.
Verfahren zum Herstellen der Lagerbuchse (40) für eine Raupenkette (2) nach Anspruch 5, wobei bei dem Schritt zum Ausbilden des erhitzten Bereiches ein Bereich des Materialrings, der einen Teil der zweiten Stirnfläche (44) bildet, in dem Temperaturbereich gehalten wird, der unter dem Umwandlungspunkt A₁ liegt.
Verfahren zum Herstellen der Lagerbuchse (40) für eine Raupenkette (2) nach Anspruch 6, wobei an der zweiten Stirnfläche (44) des Materialrings ein axial vorstehender Abschnitt (45) ausgebildet ist, und bei dem Schritt des Ausbildens des erhitzten Bereiches der axial vorstehende Abschnitt (45) in dem Temperaturbereich gehalten wird, der unter dem Umwandlungspunkt A₁ liegt.
Verfahren zum Herstellen der Lagerbuchse (40) für eine Raupenkette (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der Stahl nicht weniger als 0,55 Masse-% und nicht mehr als 0,90 Masse-% Kohlenstoff enthält.