-
Vorrichtung zur Herstellung von Gleitlagern durch spanloseVerformung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, mit deren Hilfe Gleitlager durch
spanlose Verformung hergestellt werden können. Die Anwendung der spanlosen Verforinung
vereinfacht bekanntlich die Lagerfertigung nicht unwesentlich und vereinfacht und
verbilligt sie darüber hinaus. Es gelingt nämlich hierbei, nicht nur eine gestaltsmäßige
Formänderung vorzunehmen, sondern es wird auch die Einstellung der Querschnittsabmessung
in einem oder wenigen sich wiederholenden Arbeitsgängen erreicht. Zu den Vorteilen
zählt ferner die Möglichkeit, daß zur Herstellung des Lagers direkt von dem fertigen
Werkstoff ausgegangen werden kann. Außerdem gelingt es, die Fertigerzeugnisse mit
erstaunlich großer Genauigkeit hinsichtlich ihrer Abmessungen zu erzeugen, so daß
die eine Lagerschale gegen eine andere gleichen Typs ausgetauscht werden kann. Die
nach dem Prinzip der spanlosen Verformung hergestellten Lager sind somit einbaufertig.
Unter einbaufertig ist ein Fertigungszustand zu verstehen, der an sich einer für
die Formgebung und Abmessungen spanabhebenden Bearbeitung nicht mehr bedarf, wohl
aber aus anderen Gründen eine solche zuläßt. Hierzu gehört z. B. die Nacharbeit
zur genauen Einfluchtung mehrerer hintereinander angeordneter, einbaufähiger Lager
oder auch die Nacharbeit zur genauen Einhaltung von Ab-
ständen mehrerer parallel
zueinander angebrachter, derartiger Lager oder Maßnahmen zur Verbesserung der Laufeigenschaften
der Gleitfläche.
-
Um spanlose Gleitlager herzustellen, kann beispielsweise von einem
Metallband ausgegangen werden, das als Stützkörper für die auf demselben aufgebrachte
Laufschicht dient. Ein solches Bimetall erfährt eine Verformung mittels Walzen oder
auch durch Pressen bzw. Schlagen unter Zuhilfenahme eines Gesenkes mit einem Gegengesenk
oder einem Dom und erlangt dabei gleichzeitig auch die angenäherte Dicke im Querschnitt.
Um das Ausbauchen des Bimetalls während des Verformungsvorganges zwischen dem Druckstempel
und dem Gleitlager gegenüber der Kontur des ersteren zu vermeiden, ist ein unter
Feder-Wirkung stehender Bolzen im Widerlager vorgesehen, der, in radialer Richtung
wirkend, einer Vorwölbung des Bimetallstreifens beim Preßvorgang entgegenarbeitet.
-
Die nach diesem bekanntenVerfahren herstellbaren Lager in Form von
vorwiegend Lagerschalen können zwar in ihrer Umfangsrichtung quer zur Achse genaue
Sitzflächen im Lagerstuhl aufweisen, jedoch ist keine Gewähr dafür gegeben, daß
auch ihre Mantellinien eine gleichmäßige Auflage erlangen. Vielfach kann festgestellt
werden, daß sich die zylindrische Mantelfläche auf der Außenseite hohl durchbeult,
so daß die Lagerschale nur an ihren Rändern in der Gehäusebohrung bzw. im Lagerstuhl
aufliegt.
-
Eine solche Lagerschale ist in der Abb. 1 irn Querschnitt dargestellt.
Beim Biegen der Schale aus dem Blechband heraus in die Schalenforin ziehen sich
die Ränder seitlich herunter. Die Lagerschale bedarf daher noch einer Nacharbeit
an der äußeren Zylinderfläche und auch an der Lagerbohrung. Sie ist also in diesem
Zustand nicht einbaufertig.
-
Werden Gleitlager in einem üblichen Gesenk aus Blech gebogen und dabei
gleichzeitig durch Ausübung eines Druckes in ihrem Querschnitt bleibend verformt,
so entstehen Lagerschalen mit tonnenförmigen Querschnitten. In der Abb. 2 ist eine
solche Lagerschale ebenfalls imQuerschnittveranschaulicht.Durch die Verformungsbehinderung
der mittleren Zone des streifenfönnigen Lagerquerschnittes weicht der Werkstoff
im mittleren Lagerbereich weniger aus als an den Rändern. Eine so verforinte Lagerschale
wird an den Rändern stets dünner als in der Mitte. Auch diese Lagerschalen bedürfen
sowohl im Außendurchmesser als auch an der Lagerbohrung -einer Nacharbeit. Sie sind
also ebenfalls nicht einbaufertig, wenn sie in der bisher allgemein üblichen Weise
bearbeitet werden.
-
Um diesen Mangel zu beheben, wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung
zur H8rstellung von Lagern benutzt, gemäß der durch spanlose Verformung die Gleitlager
in bezug auf Gestalt Ünd Abmessungen für den Fertigeinbau hergestellt werden. Dabei
werden Gesenke, Dorne oder Walzen derart ausgebildet, daß sie bei der Ausübung des
Verformungsdruckes eine verschieden große federnde Nachgiebigkeit ergeben. Die letztere
kann dadurch erlangt werden, daß Aushöhlungen, Ausnehmungen odex seitliche Verjüngungen
im
Bereich vorbestimmter nachgiebiger Stellen angeordnet sind. Weiterhin kann auch
durch eine von der Zylinderforin abweichende Gestaltung der Werkzeuge dasWerkstück
entsprechend dieserAbweichung verformt werden.
-
Abb. 3 bis 12 veranschaulichen Ausführungsbeispiele zur Erläuterung
des Erfindungsgedankens. Sie zeigen Querschnitte durch die Vorrichtungen, die zur
spanlosen Verformung eines Lagers dienen.
-
Entsprechend der Darstellung in Abb. 3 wird ein Gesenkkörperl
mit einer zylindrischen Fläche2 verwendet. Auf der letzteren befindet sich das zu
verformende Blech3, das unter der Einwirkung des Dornes4 gebogen und gleichzeitig
gepreßt wird, so daß es die vorgeschriebene Dicke für das Lager erlangt. Während
des Preßvorganges sitzt der Dorn4 auf Scheiben5 auf. Hierdurch werden der Hub des
Domes 4 und die Verformung des Bleches 3 begrenzt. Das Blech 3 ist in seiner
Breite so gewählt, daß es nach derVerformung die fertigeBreite derLagerschale aufweist.
Um zu erreichen, daß die Kanten des Bleches nicht stärker verfonnt werden als die
in der Formänderung behinderte Blechmitte, ist der Gesenkkörper 1 erflndungsgemäß
unterhalb der zylindrischen Fläche 2 mit einer oder mehreren Ausnehmungen
6
versehen. Hierdurch gelingt es, die Kanten 7 des Gesenkes unter dem
Preßdruck nachgiebig zu machen, so daß der spezifische Preßdruck in der Mitte höher
wird als an den Kanten. Die Ausnehmungen 6 können so gestaltet und angeordnet
sein, daß sie längs des Umfanges des Gesenkkörpers 1 in radialer Richtung
auch exzentrisch verlaufen. Ein in dieser Weise hergestelltes Lager ist über seine
Breite vollkommen gleichmäßig gestaltet und weist die für die Bedingungen eines
einbaufertigen Lagers vorgesehriebenenAbmessungen auf.
-
Entsprechend der Darstellung nach Abb. 4 sind die nachgiebigen Stellen
in den Preßdorn verlegt.
-
Abb. 5 zeigt in der linken Hälfte eine Seitenansicht auf Abb.
4, während sie in der rechten Hälfte einen Querschnitt erkennen läßt. Auf dem Dom
8 ist eine Buchse 9 aufgeschrumpft, die nur in ihrem mittleren Bereich
gegen den Dom 8 mit Preßsitz anliegt, während sie an ihren beiden Seiten
gegenüber dem Dorn durch Ausnehmungen 10 getrennt ist. Der Außendurchmesser
dieses buchsenförnügen Teiles 9 ist ebenso wie der Gesenkkörper 11 zylindrisch
geschliffen. Der letztere trägt die für die Hubbegrenzung des Domes 8 vorgesehenen
Scheiben 12 und besitzt eine zylindrische Innenfläche 13. Durch die Nachgiebigkeit
der Kanten 10 des buchsenfönnigen Teiles 9 wird in sinngemäßer übertragung
zu der Ausführung nach Abb. 3 erreicht, daß die aus dem Band 14 hergestellte
Lagerschale einwandfreie Zylinderform und den erforderlichen Querschnitt erlangt.
-
Oftmals wird gefordert, daß die Wanddicke von Lagerhalbschalen zur
Teilfuge hin abnimmt. Um auch dieser Forderung nach der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zu genügen, erhält das Gesenk eine Formgebung, wie sie in Abb. 4 und 5 gezeigt
ist. Der Gesenkkörper 1 ist so aufgelagert, daß die überleitung der Preßdrücke
in das Preßfundament nicht in der Mitte des Gesenkkörpers, sondem an den beiden
Seiten erfolgt. Der Gesenkkörper ist daher auf seitliche Füße 15 gestellt,
die ein Durchfedern des gesamten Gesenkes im mittleren Bereich zulassen, so daß
die Bleche in Richtung der Preßkraft dicker werden als seitlich davon. Um die Lagerschalenenden
in der Nähe der Teilfuge über ihre ganze Breite in ihrer Wandstärke noch mehr zu
verjüngen, kann auch von der Ausbildung des Preßwerkzeuges nach Abb. 6 Gebrauch
gemacht werden. Das Gesenk 1 ist an der Stelle, an der die Wandstärkenverjüngung
entstehen soll -, über seine ganze Breite geschlitzt. In den Schlitz wird ein paßfederartiges
Glied16 eingepreßt, so daß der obere Teil des Gesenkes aus der Lage17 in die gestrichelt
gezeichnete Lage18 gelangt. Dieser Vorgang kann auch während des Fertigverformungsvorganges,
beispielsweise des Preßvorganges, bei der Herstellung des einbaufähigen Lagers erfolgen.
Hierdurch entsteht beim Verformen an dieser Stelle eine dünnere Lagerschalenwandstärke,
die einen gleichmäßigen Verlauf in die Schalendicke zuläßt.
-
F`ür manche Lager wird zur Vermeidung von Kantenpressung ein balliger
Verlauf der Wanddicke über den Schalenquerschnitt verlangt. Um dieser Forderung
nachzukommen, dient zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Werkzeug
nach Abb. 7. In dem Gesenkkörper 1 ist ein besonderer ringförmiger
Teil 19 in der Mitte eingesetzt, vorzugsweise eingepreßt. Der letztere liegt
nur mit seinen äußeren Kanten 20 in dem Gesenkkörper 1 auf. Der mittlere
Bereich des Teiles 19 weist eine Ausnehmung 21 auf. Sie läuft um die ganze
zylindrische Auflagefläche des Teiles 19 konzentrisch oder auch gegebenenfalls
exzentrisch herum. Hierdurch wird das Gesenk in seinem mittleren Bereich beim Pressen
und Verformen der die Lagerschale bildenden Bleche 22 stärker nachgeben als an den
Kanten, so daß sich die letzteren stärker verfonnen und hierdurch ballige Lagerschalenquerschnitte
entstehen. Wird an Stelle des Gesenkes der Dorn im mittleren Bereich nachgiebig
ausgeführt, so kann hiermit ebenfalls erreicht werden, daß die Lagerschalenwanddicke
in der Schalenmitte größer ist als an den Schalenenden.
-
Soll die Balligkeit der Lagerlauffläche nur in der Richtung senkrecht
zur Teilebene vorhanden sein, genügt es, wenn entsprechend der Darstellung nach
Abb. 8 und 9 eine einfache gerade Bohrung 23 unterhalb der
Preßfläche 24 des Gesenkes 1 angeordnet ist. Hierdurch wird eineDurchfederung
in dem gewünschten Bereich ermöglicht und während de§ Preßvorganges eine geringere
Belastung des zu verformenden, platten- oder blechförmigen Ausgangswerkstückes erreicht.
Es besteht ferner auch die Möglichkeit, die Hauptlastrichtung der Lagerkraft in
einem bestimmten Winkel zur Teilebene zu verlagern, so daß die Lager an dieser Stelle
ihre größere Balligkeit erhalten, um Kantenpressungen zu vermeiden. In diesem Fall
muß die Bohrung 23 entsprechend der Größe des vorerwähnten Winkels schräg
zur Hauptlastrichtung angeordnet werden, damit die größere Nachgiebigkeit des Gesenkes
in der Hauptwirkung der Lagerkraft erreicht wird.
-
Lagerschalen, die auf der einen Seite oder auch beiderseitig einen
Bund aufweisen sollen, können ebenfalls nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit
den zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagenen Werkzeugen hergestellt werden.
Eine Ausführungsform zeigt Abb. 10. Das Gesenk stimmt mit dem nach Abb.
3 überein. Es kann auch dabei statt eines planverlaufenden Ausgangsbleches2
ein vorgeformtes Werkstück25 auf das Gesenk aufgelegt werden. Das Werkstück25 ist
U-förmig vorgeformt, so daß die Bunde im wesentlichen schon vorgestaltet sind und
nur
noch durch die spanlose Weiterverformung des Rohlings zu einem einbaufertigen Lager
gepreßt werden müssen. Um die Preßkraft in den Ecken der Lagerbunde herabzusetzen,
ist bei dieser Gesenkausführung eine umlaufende Ausnehmung26 vorgesehen, so daß
die Kanten27 der Preßfläche28 nachgiebig werden. Die seitlichen Begrenzungsringe29
des Gesenkes 1 können seitlich bewegt werden. Beim Pressen der Schale wird
durch wechselweisen Druck auf den Dom 30 und die seitlichen Begrenzungsringe
29 die Form des einbaufertigen Lagers erzeugt.
-
Sollen die Schalen nicht im Gesenk geschlagen, sondern unter Benutzung
von Walzen hergestellt werden., muß der Preßdruck in den einzelnen Zonen des Lagerquerschnittes
durch eine entsprechende Nachgiebigkeit der Walzen regelbar gemacht werden. Um Lager
mit einer vorgeschriebenen Fonngenauigkeit und den Nennmaßtoleranzen zu erzielen,
kann entsprechend der Darstellung nach Abb. 11 vorgegangen werden. Das zu
verformende Ausgangswerkstück in Gestalt eines Bleches 31 befindet sich zwischen
den beiden Arbeitswalzen 32 und 33. Infolge der Differenz der Durchmesser
der beiden Arbeitswalzen wird der Werkstoff auf der Seite der kleinen Walze stärker
als auf der Seite der großen Walze verforint, so daß sich das als gerades Blech
zugeführte Ausgangswerkstück beim Durchwandern der Walzen auf den Durchmesser der
gewünschten Lagerschale krümmt. Der Walzring 33 ist auf den Walzenzapfen
34 aufgeschrumpft. Durch die beiderseitigen Hinterdrehungen 35 und
36 können die Walzenenden ein wenig nach innen durchfedern. Je nach der Größe
dieser Hinterdrehung wird die Durchfederung sich mehr oder weniger stark auswirken.
Es wird daher das Ausgangswerkstück31 durch das Anpressen der Walze 33 auf
die erforderliche Wanddicke sowie auf die gewünschte Formgenauigkeit und durch den
Unterschied der Walzendurchmesser auf den vorgeschriebenen Lagerdurchmesser gebracht.
Die Stützwalzen37 und 38 gewährleisten die erforderliche Stabilität der Walzenanordnung
undverhindern eine unerwünschteDurchbiegung der Walzenzapfen.
-
Statt den Walzen oder Dornen zylindrische Preßflächen zu geben, können
die letzteren auch der Mantellinie einer tonnenförmigen Gestaltung folgen. Hierdurch
wird der Preßdruck über der Oberfläche so geregelt, daß die verlangten hohen Foringenauigkeiten
ebenfalls gewährleistet sind.
-
Mit Hilfe der Vorrichtung nach Abb. 12 können derartige Lager erzeugt
werden. Der zur Verformung des flachen Ausgangswerkstücks 39 dienende Dorn
40 ist an seiner Arbeitsoberfläche ballig ausgeführt. Die Balligkeit ist äußerst
gering. Sie bewegt sich in der Größenordnung von einigen Tausendstelmillimetern
bis zu einigen Hundertstelmillimetem. Durch eine derartige Formgebung des Domes
wird der Preßdruck auf das zu verarbeitende Werkstück 39 so verteilt, daß
beispielsweise genau zylindrische Lagerschalen mit gleichenWanddicken über demQuerschnitt
entstehen. Es besteht auch die Möglichkeit, den Dom 40 an seiner Arbeitsfläche zylindrisch
zu gestalten, dafür aber das Gesenk 1 an seiner Preßfläche ballig auszuführen.