DE10208116B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung eines Gleitlagers - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Bearbeitung eines Gleitlagers (11) zum Ausbilden einer Mehrzahl von geneigten Flächen (14, 15) mit verschiedenen Neigungswinkeln, die sich kontinuierlich über Abschnitte, insbesondere im Bereich beider Enden, der inneren Umfangsoberfläche einer Lagerlegierungsmetallschicht (13) auf deren beiden Seiten in axialer Richtung erstrecken, durch Schneiden, wobei das Verfahren folgende, zeitlich aufeinander abfolgende Schritte aufweist:
– Bereitstellen einer Bearbeitungshalterung (18), welche eine Nut (20), die sich in Umfangsrichtung auf der inneren Oberfläche der Bearbeitungshalterung (18) erstreckt, und stufenartige Abschnitte aufweist, die auf beiden Seiten der Nut (20) in deren Querrichtung ausgebildet sind, so dass die Nut (20) im Ergebnis schrittweise flacher wird,
– Einfügen des Gleitlagers (11) in die Nut (20) der Bearbeitungshalterung (18), um beide Seiten des Gleitlagers (11) in dessen axialer Richtung gegen eine Mehrzahl von Kanten (22, 23) der stufenartigen Abschnitte zu drücken und elastisch umzuformen,
– Schneiden mittels einer Schneidvorrichtung (19) in diesem Zustand von...

Description

  • Anwendungsgebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines Gleitlagers, das mit einer Vielzahl von geneigten Flächen mit unterschiedlichen Neigungswinkeln versehen ist, die sich kontinuierlich über Abschnitte der inneren Umfangsoberfläche einer Lagerlegierungsschicht beiderseitig in deren axialer Richtung erstrecken, und eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines solchen Gleitlagers.
  • Die DE 197 02 445 A1 betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Flachlagerschalen, wobei die Außenseite sowie die Trennflächen der auf Halbkreisform gebogenen Lagerschalenabschnitte durch Stauchen der Trennflächen in einem Presswerkzeug kalibriert werden.
  • Die EP 0753 678 A2 beschreibt ein Gleitlager mit einer Lagerbohrung zum Aufnehmen einer Welle, auf die zumindest zeitweise eine Radialkraft einwirkt, wobei zumindest ein Lagerende des Gleitlagers mindestens eine Fase aufweist.
  • 8 zeigt den Aufbau eines Lagers an beispielsweise dem großen Ende einer Pleuelstange eines Motors. Eine Pleuelstange 1 besitzt die Funktion, den Verbrennungsdruck eines Kraftstoffs von einem Kolben aufzunehmen und diesen Verbrennungsdruck zu der Kurbelwelle zu übertragen. Ein Gleitlager 3 ist bei dem großen Ende 2 vorgesehen und ein Kurbelbolzen 4 wird von diesem Gleitlager 3 gehaltert. Der Kurbelbolzen 4 empfängt den Verbrennungsdruck von der Pleuelstange 1 und verbiegt sich kreisbogenförmig. Folglich berührt der Kurbelbol zen 4 Abschnitte der beiden Enden der Lageroberfläche des Gleitlagers 3 ungleichmäßig.
  • Wenn der Kurbelbolzen 4 in Berührung mit den beiden Enden des Gleitlagers 3 kommt, nimmt die Dicke eines schmierenden Ölfilms der Abschnitte mit dem Ergebnis ab, dass der Ölfilm leicht auf Grund von Veränderungen der Belastung und der Drehgeschwindigkeit, etc. abreißen kann. Wenn das Abreißen eines Ölfilms geschieht, tritt ein direkter Kontakt zwischen dem Lagermetall 5 des Gleitlagers 3 mit dem Kurbelbolzen 4 auf, d.h., dass ein sog. Metall-zu-Metall-Kontakt auftritt, wobei ein vorzeitiger Verschleiß und ein Festfressen des Gleitlagers verursacht werden kann. Herkömmlicherweise werden daher, wie in 7 dargestellt, Abschnitte der inneren Umfangsoberfläche des Lagermetalls 5 des Gleitlagers 3 in axialer Richtung an deren beider Enden mit einem kreisbogenförmigen, konvexen Querschnitt ausgebildet (was als ballige Form C bezeichnet wird), wobei ein unebener Kontakt mit beiden Enden des Gleitlagers 3 auch dann vermieden wird, wenn sich der Kurbelbolzen verbiegt.
  • Andererseits kann die Bearbeitung beider Enden der inneren Umfangsoberfläche des Lagermetalls zu einem kreisbogenförmigen konvexen Querschnitt nur mit großen Schwierigkeiten durchgeführt werden, wodurch eine Erhöhung der Herstellungskosten verursacht wird. Entsprechend wurde der Gedanke gefasst, eine pseudoballige Form zu erzeugen, indem eine Vielzahl von geneigten Flächen mit unterschiedlichen Neigungswinkeln in den Abschnitten der beiden Enden des Lagermetalls ausgebildet wird, und wurden zahlreiche Verfahren zur Herstellung solcher Gleitlager untersucht. Jedoch wurde ein wirkungsvolles Verfahren, das eine einfache Bearbeitung ermöglicht, bis jetzt nicht gefunden.
    •
  • Zusammenfassung der Erfindung
    •
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der oben genannten Situation gemacht. Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bearbeitung eines Gleitlagers und eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Gleitlagers zu schaffen, die mit einfachen Mitteln die Durchführung einer Bearbeitung zur kontinuierlichen Ausbildung einer Vielzahl von geneigten Oberflächen mit verschiedenen Winkeln in Abschnitten der inneren Umfangsoberfläche eines Lagermetalls auf deren beiden Seiten in deren axialer Richtung ermöglichen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Die Unteransprüche definieren jeweils bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Gemäß dieser Erfindung wird eine Bearbeitungshalterung geschaffen, die eine Nut, die sich auf der inneren Oberfläche der Bearbeitungshalterung in Umfangsrichtung erstreckt, und stufenartige Abschnitte aufweist, die auf beiden Seiten der Nut in dessen Querrichtung ausgebildet sind, wobei das Gleitlager in die Nut der Bearbeitungshalterung eingefügt wird und beide Seiten des Gleitlagers in dessen axialer Richtung gegen eine Vielzahl von Kanten der stufenartigen Abschnitte gedrückt werden und in diesem Zustand die Abschnitte des Gleitlagers auf deren beiden Seiten in axialer Richtung entlang einer zylindrischen Oberfläche geschnitten werden. Dementsprechend ist es möglich, die Bearbeitung zur kontinuierlichen Ausbildung einer Vielzahl von geneigten Flächen mit verschiedenen Winkeln in Abschnitten der inneren Umfangsoberfläche eines Lagermetalls auf deren beiden Seiten in axialer Richtung durchzuführen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Schnittansicht in Längsrichtung eines wesentlichen Teils der Ausführungsform der Erfindung,
  • 2 ist eine teilweise perspektivische Ansicht eines von der Bearbeitungshalterung aufgenommenen halben Lagers, die im Teilschnitt sowohl Flächen des halben Lagers als auch der Bearbeitungshalterung zeigt,
  • 3a ist eine teilweise perspektivische Ansicht eines halben Lagers während des Schneidens, die im Teilschnitt Flächen sowohl des halben Lagers als auch der Bearbeitungshalterung zeigt,
  • 3b ist ebenfalls eine perspektivische Ansicht, die den verbogenen Zustand eines halben Lagers in der Bearbeitungshalterung zeigt,
  • 4 ist eine Schnittansicht in Längsrichtung einer Bearbeitungsvorrichtung,
  • 5 ist eine vergrößerte Schnittansicht einer Seite eines halben Lagers in axialer Richtung,
  • 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Lagers mit zwei Halblagern,
  • 7 ist eine Schnittansicht einer balligen Form der inneren Umfangsoberfläche einer Lagerlegierung eines herkömmlichen Gleitlagers, und
  • 8 ist eine teilweise Schnittansicht einer Pleuelstange zur Erklärung der Nachteile bei einem herkömmlichen Gleitlager.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
  • Auf der Grundlage eines Ausführungsbeispiels, bei dem die Erfindung bei einem Gleitlager für ein mit einer Pleuelstange eines Fahrzeugmotors zu verbindenden Kurbelbolzen angewendet wird, wird die Erfindung nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben.
  • Ein Gleitlager für einen an dem großen Ende einer Pleuelstange zu befestigenden Kurbelbolzen ist in zylindrischer Form ausgebildet, wie es in 6 dargestellt ist, indem zwei Halblager 11 aneinander angefügt werden. Wie in 5 dargestellt ist, wird das Halblager 11 durch Überdecken eines Metallrückens 12 mit einer Lagerlegierung 13 auf Kupfer- oder Aluminiumbasis gebildet. Allerdings ist in 5 nur eines der beiden Enden des Halblagers 11 in Achsrichtung dargestellt.
  • Auf beiden Seiten der inneren Umfangsoberfläche des Lagermetalls 13 in deren axialer Richtung, wobei die innere Umfangsoberfläche die Lageroberfläche des oberen Halblagers 11 ist, sind kontinuierlich eine Vielzahl von geneigten Flächen (im Ergebnis konisch zulaufende Flächen) 14, 15 mit verschiedenen Neigungswinkeln in deren Axialrichtung ausgebildet. In diesem Fall ist der Neigungswinkel α1 der geneigten Fläche 14 auf dem Mittelabschnitt in axialer Richtung kleiner als der Neigungswinkel α2 der geneigten Fläche 15 auf den Endabschnitt. Weiterhin wird die durch das Bezugszeichen 16 bezeichnete Fläche durch eine Fase von ungefähr 45° gebildet, die an den Kanten des Lagermetalls 13 auf deren beiden Seiten in axialer Richtung ausgebildet ist.
  • In 4 ist eine Bearbeitungsvorrichtung 17 zur Herstellung der geneigten Flächen 14, 15 mit verschiedenen Neigungswinkeln auf beiden Seiten der inneren Umfangsoberfläche des Lagermetalls 13 in dessen axialer Richtung dargestellt. Wie in der gleichen Figur dargestellt ist, ist die Bearbeitungsvorrichtung 17 zum Schneiden des an der Bearbeitungshalterung 18 befestigten Halblagers 11 durch Verwendung eines Räumwerkzeugs 19 als Bearbeitungsmittel eingerichtet.
  • Detaillierter beschrieben, wird die vorgenannte Bearbeitungshalterung 18 von einem rechteckigen Block gebildet, dessen Mittelabschnitt in halbrunder Form ausgeschnitten ist und der eine Nut 20 aufweist, die sich auf der inneren Umfangsoberfläche in Umfangsrichtung erstreckt, wie es in den 1 bis 3b dargestellt ist. Weiterhin sind die Abschnitte auf der linken und rechten Seite der Nut 20 in dessen Querrichtung in der Gestalt von Stufen derart ausgebildet, dass die Stufen nach außen schrittweise flacher werden. In dem Fall dieses Ausführungsbeispiels beträgt die Anzahl der stufenartigen Abschnitte auf beiden Seiten der Nut 20 zwei, so dass zwei Kanten 22, 23 in dem Bereich zwischen dem Mittelabschnitt und der Werkzeugoberfläche 21 außerhalb der Nut 20 ausgebildet sind. Weiterhin ist die Breite der gesamten Nut 20 einschließlich der stufenartigen Abschnitte so gewählt, dass sie ein wenig schmäler als die Breite des Halblagers 11 ist.
  • Oberhalb der Bearbeitungshalterung 18 sind Pressteile 24 als Pressvorrichtung vorgesehen. Die Pressteile 24 besitzen die Funktion, auf die beiden Enden des Halblagers 11 in Umfangsrichtung zu drücken, um das Halblager 11 in die Bearbeitungshalterung 18 einzufügen. Zusätzlich ist die Bearbeitungshal terung 18 beispielsweise mit dem Bett einer Hydraulikpresse verbunden, die in den Figuren nicht dargestellt ist, und es sind die Pressteile 24 mit einer Ramme verbunden, die sich nach oben und unten bewegt.
  • Um die geneigten Flächen 14, 15 auf beiden Seiten des Halblagers 11 in deren axialer Richtung auszubilden, wie es in 2 dargestellt ist, wird das Halblager 11 in der Bearbeitungshalterung 18 angeordnet und die Ramme einer in den Figuren nicht dargestellten Presse nach unten bewegt. Dann geraten die Pressteile 24 in Anschlag mit beiden Enden des Halblagers 11 in Umfangsrichtung, um dabei auf das Halblager 11 zu drücken. Aus diesem Grund wirkt auf das Halblager 11 eine nach unten gerichtete Kraft und wird zuerst der unterseitige (rückseitige) Abschnitt des Halblagers 11 elastisch verformt und in die Nut 20 eingepasst. Dann werden, wie in 3 dargestellt, wenn der unterseitige (rückseitige) Abschnitt des Halblagers 11 in die Nut 20 der Bearbeitungshalterung 18 eingepasst ist und der Mittelabschnitt des Halblagers 11 in axialer Richtung in Anschlag mit der Bodenfläche der Nut 20 gerät, ebenso andere Abschnitte mit Kräften beaufschlagt, die derart wirken, dass sich der Mittelabschnitt des Halblagers 11 in axialer Richtung daher nach außen mit dem Ergebnis auswölbt, dass das gesamte Halblager 11 plastisch verformt wird, so dass es vollständig in die Nut 20 eingepasst ist.
  • Da in diesem Fall die Abschnitte auf der rechten bzw. der linken Seite der Nut 20 in Stufenform ausgebildet sind, wie es in 1 dargestellt ist, geraten die beiden Seiten des Halblagers 11 in deren axialer Richtung in Anschlag mit den Kanten 22, 23 der stufenartigen Abschnitte und wird die Verformung lokal in den Abschnitten des Halblagers 11 unterdrückt, die in Anschlag mit den Kanten 22, 23 geraten. Im Ergebnis werden die Abschnitte der beiden Enden in axialer Richtung zu den Kanten 22, 23 eher ungefähr in Form eines Polygonzugs als in Kreisbogenform gebogen.
  • In diesem Zustand wird das kreisrunde Räumwerkzeug 19, dessen Mittelachse mit der des Halblagers 11 übereinstimmt, in dessen axialer Richtung bewegt. Durch diesen Vorgang werden beide Seiten des Halblagers 11 in deren axialer Richtung entlang einer Zylinderoberfläche geschnitten (in 1 durch die Schnittlinie L angezeigt). Danach wird die Ramme der Presse angehoben, um auf diese Weise die Pressteile 24 von dem Halb lager 11 zu trennen. Wenn die Pressteile 24 nach oben bewegt worden sind, kehrt das Halblager 11, das keinen Druckkräften mehr ausgesetzt ist, in den Ursprungszustand mittels seiner eigenen Rückfederwirkung zurück. In diesem wiederhergestellten Zustand nehmen die Abschnitte der beiden Seiten des Halblagers 11 in dessen axialer Richtung keinen kreisbogenförmigen Querschnitt an, aber sie besitzen eine Ausbildung, in der die geneigten Flächen 14, 15 im Wesentlichen lineare Neigungen besitzen und kontinuierlich ausgebildet sind, wobei auf diese Weise ein pseudoballige Form erreicht wird.
  • Auf diese Weise ist es gemäß dieses Ausführungsbeispiels durch Anwendung eines einfachen Verfahrens, mittels dem beide Seiten des Halblagers 11 in dessen axialer Richtung mittels eines Räumwerkzeugs 19 geschnitten werden, wobei das Halblager 11 von einer Pressvorrichtung 24 gehalten wird, möglich, eine Vielzahl von geneigten Flächen 14, 15 auszubilden, die sich linear zu beiden Seiten des Halblagers 11 in dessen axialer Richtung neigen, und folglich die Herstellungskosten zur Erzielung einer pseudoballigen Form zu verringern.
  • Die vorliegende Erfindung ist weiterhin nicht auf das oben beschriebene und in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt und Erweiterungen oder Veränderungen gemäß den nachfolgenden Ausführungen möglich.
  • Die Anzahl der geneigten Flächen, die auf beiden Seiten des Halblagers 11 in dessen axialer Richtung ausgebildet sind, ist nicht auf zwei beschränkt und es können ebenso drei oder mehr geneigte Flächen ausgebildet werden.
  • Die Bearbeitung der geneigten Flächen 14, 15 ist nicht auf Räumen beschränkt, wobei diese geneigten Flächen ebenso durch Schneiden unter Verwendung einer Drehbank oder einer Bohrmaschine, etc. bearbeitet werden können.
  • Das Lager, bei dem die geneigten Flächen auf beiden Seiten in dessen axialer Richtung ausgebildet sind, ist nicht auf ein Halblager beschränkt und es kann ein Lager mit zylindrischer Form verwendet werden. In diesem Fall kann die Bearbeitungshalterung dergestalt sein, dass sie eine zylindrische Öffnung zur Anordnung des Gleitlagers aufweist, oder dergestalt sein, dass sie zwei Halbblöcke aufweist, die miteinander kombiniert werden, um eine zylindrische Öffnung zur Anordnung des Gleitlagers zu bilden. Als Verfahren zur Herbeiführung der elastischen Verformung, so dass ein zylindrisches Lager in die Nut 20 eingefügt werden kann, können Mittel zum Drücken des zylindrischen Lagers auf dessen beide Enden in axialer Richtung verwendet werden oder kann in dem Fall, in dem zwei Halbblöcke miteinander kombiniert werden, ein Verfahren angewendet werden, bei dem die beiden Seiten des Gleitlagers in axialer Richtung zwischen den zwei Blöcken gepresst werden.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Bearbeitung eines Gleitlagers (11) zum Ausbilden einer Mehrzahl von geneigten Flächen (14, 15) mit verschiedenen Neigungswinkeln, die sich kontinuierlich über Abschnitte, insbesondere im Bereich beider Enden, der inneren Umfangsoberfläche einer Lagerlegierungsmetallschicht (13) auf deren beiden Seiten in axialer Richtung erstrecken, durch Schneiden, wobei das Verfahren folgende, zeitlich aufeinander abfolgende Schritte aufweist: – Bereitstellen einer Bearbeitungshalterung (18), welche eine Nut (20), die sich in Umfangsrichtung auf der inneren Oberfläche der Bearbeitungshalterung (18) erstreckt, und stufenartige Abschnitte aufweist, die auf beiden Seiten der Nut (20) in deren Querrichtung ausgebildet sind, so dass die Nut (20) im Ergebnis schrittweise flacher wird, – Einfügen des Gleitlagers (11) in die Nut (20) der Bearbeitungshalterung (18), um beide Seiten des Gleitlagers (11) in dessen axialer Richtung gegen eine Mehrzahl von Kanten (22, 23) der stufenartigen Abschnitte zu drücken und elastisch umzuformen, – Schneiden mittels einer Schneidvorrichtung (19) in diesem Zustand von Abschnitten des Gleitlagers (11) an deren beiden Seiten in axialer Richtung entlang einer zylindrischen Fläche zur Ausbildung der geneigten Flächen (14, 15), und – abschließend Lösen der elastischen Einspannung und Entnahme des bearbeiteten Gleitlagers (11) aus der Bearbeitungshalterung (18).
  2. Verfahren zur Bearbeitung eines Gleitlagers (11) gemäß Anspruch 1, wobei das Gleitlager (11) als Halblager ausgebildet ist und nach Einfügung des Gleitlagers (11) in die Nut (20) der Bearbeitungshalterung (18) beide Enden des Gleitlagers (11) in deren radialer Richtung durch Verwendung von Press vorrichtungen (24) gedrückt werden, um das Gleitlager (11) in die Nut (20) einzufügen und elastisch umzuformen.
  3. Verfahren zur Bearbeitung eines Gleitlagers (11) nach Anspruch 1, wobei das Schneiden durch Räumen oder Bearbeiten des Abschnitts auf der Innenseite beider Enden des Gleitlagers (11) in deren axialer Richtung durch Verwendung einer Drehbank oder einer Bohrmaschine durchgeführt wird.
  4. Vorrichtung zur Bearbeitung eines Gleitlagers (11) zum Ausbilden einer Mehrzahl von geneigten Flächen (14, 15) mit verschiedenen Neigungswinkeln, die sich kontinuierlich in Abschnitten einer inneren Umfangsoberfläche einer Lagerlegierungsmetallschicht (13) auf deren beiden Seiten in axialer Richtung erstrecken, durch Schneiden, wobei die Vorrichtung aufweist: – eine Bearbeitungshalterung (18) mit einer Nut (20), die sich über eine innere Oberfläche der Bearbeitungshalterung (18) in Umfangsrichtung erstreckt, und stufenartige Abschnitte aufweist, die auf beiden Seiten der Nut (20) in Querrichtung ausgebildet sind, – eine Presseinrichtung (24) zum Drücken beider Enden des Gleitlagers (11) in deren radialer Richtung gegen einer Mehrzahl von Kanten (22, 23) der stufenartigen Abschnitte, um das Gleitlager (11) in die Nut (20) der Bearbeitungshalterung (18) einzufügen, und – eine Schneidvorrichtung (19) zum Schneiden von Abschnitten von beiden Seiten der inneren Umfangsoberfläche des Gleitlagers (11) in deren axialer Richtung entlang einer zylindrischen Oberfläche, wobei das Gleitlager (11) gegen die Bearbeitungshalterung (18) mittels der Pressvorrichtung (24) gedrückt wird.
  5. Vorrichtung zur Bearbeitung eines Gleitlagers (11) nach Anspruch 4, wobei die stufenartigen Abschnitte der Bearbei tungshalterung (18) wenigstens zwei Stufen (22, 23) aufweisen, um den geneigten Flächen (14, 15) auf beiden Seiten des Gleitlagers (11) in deren axialer Richtung zu entsprechen.
  6. Vorrichtung zur Bearbeitung eines Gleitlagers (11) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Bearbeitungshalterung (18) zwei Halbblöcke aufweist oder mit einer zylindrischen Form ausgebildet ist.
  7. Vorrichtung zur Bearbeitung eines Gleitlagers (11) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass das Schneiden durch Räumen oder Bearbeitung mittels einer Drehbank oder einer Bohrmaschine durchführbar ist.
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