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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verfahren-zum Herstellen
eines Lagerspiels Herstellen des Spiels zwischen einem mit einer Mittelbohrung versehenen
Kugelkörper und zwei zwischen dem Kugelkörper und einem Lagerkopf #,ingepreßten,
aus weidlierem Werkstoff als der Kugelkörper bestehenden Büchsen. Diese Büchsen
sind spiegelbildlich züi einer Ebene angeordnet, die zur Längsachse der Mittelbohtung
des Kugelkörpers senkrecht steht. Das Herstellen des Spiels erfolgt durch Drücken
des Kugelkörpers gegen die Büchsen ,erst in einer und dann in der hierzu entgegengesetzten
Richtung.
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Die Erfindung bezweckt das Herstellen eines Lagerspiels an einem besonders
in der Flugzeugindustrie, aber auch an vielen anderen Stellen zur Anwenduftg
kommenden Lager, dessen Betriebsbedhi# gungeii sich Ln weiten Grenzen ändern
können. Bei einem solchen Lager ist es sehr wichtig, daß es an sehr verschiedene
Verwendungzwecke außerordentlich anpassungsfähig ist, phne daß man irgendeine seiner
konstruktiven oder fünktionellen Eigefischaften zu ändern brauchte, um es dein betreffenden
Verwendungszweck anzupassen. Ferner muß ein solches Lager auch konstruktive Eigenschtifteü
haben, dir,
seine Herstellung in großen Mengen bei gleich" zeitiger Einhaltung
einer höhen Genauigkeit möglich machen. Ein solches Lager müß auch die Eigenschaften
der Einfachheit, Dauerhaftigkeit bei zeitlich ausgedehnten und unerwartet höheü
Anforderungen ohne Rücksicht auf die Jeweiligen- Betriobsbedinguilgen' sowie robuster
Ausführung -und geringer Herstellungskosten haben. Arl einem solchen Lager soll
gemäß der Erfindung ein Lagerspiel nach einem Verfahren hergestellt werden, das
Mit geringen Kom sten die Erreichung der Ziele: hohe; ]Produktions# leistung
und gleichzeitig hohe Genauigkeit des Et# Zeugnisses, ermöglicht.
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Es sind verschiedene Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe erfunden
worden, von deü6ii hier nür das der Erfindung am nächsten kommende - Verfahren
(USA."Patentschrift 2476728) zum mechanischen Freimachen von Lagern u. dgl.
zur Erzielung einer leichten Bewegung der Lagerteile gegeneinander und damit zur
Beseitigung eines allzu fegten LagerSitzeS besprochen werden soll. Das frei zu machende
Lager besteht aus einem außen kugelig gestalteten Lager' kopf, der zwei ringförinige
Lagerbüchsen umfaßt, die ihrerseits förmschlüssig einen mit einer Mittelbohrung
versehelien, inneren l#Cugelkbrper umfassen, der mit einem lose in der Mittelböhrting
sitzenden Zapfen beiderseits auf einem Stiltzlager aufliegt, Auf den Lagerkopf
werden ihit einem entsprechend geförin# ten Hohlstempel Schläge ausgeführt,
die infolge der Tatsache, daß der Lagerkopf im Laufe des Verfahrens im Stützlager
gedreht wird, radial gerichtete Kräfte darstellen, unter deren Einfluß die äußeren,
kegelstumpfförmigen Lagerbüchsenflächen aufge# weitet und damit in nachteiliger
Weise im Lagerkopf gelockert werden, während der Kugelkörper in die Fläche der ihn
umgebenden, UnelastisChen und aus weicherem Werkstoff bestehenden Lagerbüchsen eiu#
dringt und etwaige bei der I-Terstellung öd. dgl. entstehende Verklemmungeii
des Lagerkopfes beseitigt. Das Verfahren ist unter anderem dadurch gekennzeichnet,
daß die Schläge jedesnial nur auf die eine Seite der kegelstümpfförmigeü Lagerbüchsen
wirken, während die gegenüberliegende Seite von Krafteinwirkungen frei bleibt. Das
'Verfahren hat jedoch die weiteren Nachteile, daß eine Verformung der Mittelbohrung
des Kugelkörpers durch den Lagerzapfen eintreten kann und daß zur Ausführung des
Verfahrens eine geübte Fachkraft erfordert wird.
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G- emäß der Erfindüng wird der Druck zwischen dem Kugelkörper
und den Lagrerbüchsen nicht senk-, recht zur Achse der Mittelbohrulig des K ugelkörpers,
sondern in Richtung der Längsachse dieser Mittelbohrüng ausgeübt. Dieser Druck,
bei dessen Auftreten infölge der Gestaltung der LagerbÜchsen ein voffibergehendes
Fließen des weichen Metalls der Lagerbüchsen eintritt, befreit die Lagerteile vöti
jeder gegens6itigen Verklenunung. Das Verfahren, durch das die Nachteile des bekannten
Verfahrens vermieden werdeil sollen, hat den Vorteil, daß diese Herbeiführung des
erforderlichen Lagergpiels währünd der Herstellung des. Lagers erfolgen kann, wodurch
Zeit gespart wird und auch keine geschulten
Fachkräfte zur Herbeiführung
dieses Spieles erfordert werden. Die Stellung, in der die Werkzeuge auf ,die Lagerteile
wirken und in der der Kugelkörper, auf einem Zapfen ruhend, angeordnet ist und in
der die Lagerbüchsen von entgegengesetzten Seiten her durch Dome in den Raum zwischen
K-ugelkörper und Lagerkopf gepreßt werden, kann dazu benutzt werden, den Kugelkörper
einfach dadurch im Lager zu lockern, daß man dem Zapfen oder beiden Domen gemeinsam
eine geringe Bewegung in Axialrichtung des Zapfens erteilt. Eine Feinkontrolle bei
der Lagerherstellung, die darauf abzielt, eine Kleminwirkung zwischen dem Kugelkörper
und den Lagerbüchsen zu verringern oder ganz zu verhindern, wird dadurch überflüssig
gemacht. Andererseits ermöglicht die Erfindung auch die Anwendung einer Preßpassung
für die Lagerbüchsen, was große bindende Kräfte zwischen dem Lagerkopf und den Lagerbüchsen
wegen ihrer größeren Formänderungsfähigkeit verursacht. Eine Verformung
- der Mittelbohrung des Kugelkörpers durch den Lagerzapfen ist bei dem Verfahren
ausgeschlossen. Eine Blockierung des Kugelkörpers in den Lagerbüchsen infolge Auftretens
einer Preßpassung zwischen Lagerbüchsen und Lagerkopf tritt nicht ein, weil bei
Anwendung des Verfahrens der Kugelkörper -sich selbsttätig löst, wobei die
Größe des Lagerspiels zwischen Kugelkörper und Lagerbüchsen vorherbestimmt werden
kann. Schließlich ist es, was besonders für die FlugzeugindusWe von Wert ist, mit
dem Verfahren möglich, bei Massenfertigung enge Toleranzgrenzen zu erreichen, was
sich günstig auf den Verkaufspreis derartiger Lager auswirkt.
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An Hand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
besprochen. Es zeigt F ig. 1 in Seitenansicht ein mit einer Stange verbundenes
Lager od. dgl.; F i 1-. 2 läßt in einer in Einzelteile aufgelösten Darstellung die
verschiedenen Lagerbestandteile erkennen; F i g. 3 ist ein durch das in F
i g. 1 wiedergegebene Lager längs der Linie III-HI geführter, senkrechter
Schnitt in einem größeren Maßstab.
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Der augenförmige Körper 10 des Lagers nach F i g. 1
besteht aus einem Schaft 11 und einem Kopf 12. In dem Kopf 12 ist ein mit
einer Mittelbohrung versehener -Kugelkörper13 drehbar gehalten, *der dem augenförmigenKörper
gegenüber eine begrenzte Universalbewegung ausführen kann, wenn er mit einem beliebigen
Teil oder Getriebe verbunden ist, der dem Kugelkörper oder dem Kopf eine Bewegung
erteilt. Der Schaft 11 kann mit einer mit Gewinde versehenen Bohrung ausgestattet
sein, die eine Stange 15 od. dgl. in ihrem Gewinde aufnimmt. Gewünschtenfalls
kann das Innengewinde auch durch einen durch Stan-e. und Schaft hindurchgehenden
Stift 16 a ersetzt werden.
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Wie in F i g. 2 und 3 gezeigt ist, besitzt der Kopf
12 des Lagerkörpers 10 eine ihn durchsetzende, allgemein mit dem Zeichen
16 bezeichnete, nichtzylindrische Bohrung. Man führt diese Bohrung vorzugsweise
als Paar einander gegenüberstehender und spiegelbildlich gleicher, kegelstumpfförmiger
Teilbohrungen17 und 18 aus (F ig. 3), die an ihren Rändern
17 a -und 18 a einen kleineren Durchmesser aufweisen als im Scheitel
19. Diese Bohrung besitzt daher eine Doppeltem Konizität, ihr Zweck geht
aus dem Nachstehende-n. hervor. Weiter ist aus F i g. 3 ersichtlich, daß
die Bohrung 16 ein Büchsenpaar 20, 21 enthält, dessen Innen-Rächen 20a, 21a
kugelig sind, so daß diese Büchsen ein Lager für den Kugelkörper13 bilden, wenn
sich dieser mit den Büchsen im Kopf 12- befindet. Am besten besteht der Lagerkörper
10 aus ziemlich hartem Stahl, während die Büchsen 20 und 21 aus einer Legierung,
z. B. Bronze, bestehen, die weicher als gehärteter Stahl und streckbar genug ist,
sich in die Bohrung 16 des Kopfes hineindrücken zu lassen und darin auszudehnen.
Die Büchsen 20 und 21 (F i g. 2) besitzen ursprünglich zylindrische oder
im wesentlichen zylindrische Form und weisen Seitenwände 22 und 23, äußere
Stimwände 24 und 25 und innere Stirnwände 26 und 27 auf, welche
bei 20 c bzw. 21 c
(F i g. 3) abgeschrägt sind.
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Da die Innenflächen20a und 21a dieser Büchsen 20 und 21 kugelförmig
sind, verlaufen die Seitenwände 22 und 23 nach den inneren Stimwänden
26
und 27 zu kegelförmig, wobei die Stärke der Büchsen, wie aus dem
Nachstehenden hervorgeht, den Einbau in den Kopf 12 erleichtert.
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Wenn die Büchsen 20 und 21 im Kopf 12 eingebaut sind (F i
g. 3), ist ihre Form im allgemeinen die zweier Kegelstümpfe, und ihre äußeren
Stirnwände 24 und 25 reichen genügend weit über den Kugelkörper
13 hinaus, um dessen Entweichen aus dem Kopf zu verhüten. Diese Büchsen nehmen
auch beim Zusammen auen des Lagers, wie nachstehend beschrieben wird, die
Kegelstumpfform wieder an und dehnen sich zu der doppeltkonischen Form der Bohru
ng 16 aus, so daß sie infolge ihres äußerst festen bzw. entspannten Sitzes
im Kopf 12 sicher in der Bohrung 16 liegen.
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Die Büchsen werden vorzugsweise in der Achsenrichtung derart bemessen,
daß nach vollzogenem Einbau ihre Gesamtbreite geringer als die Breite des Kopfes
12 ist. Infolge dieser Bemessung bleibt an den Außenenden der Büchsen, jedoch immer
noch innerhalb der Seitenwände12a und 12b des Kopfes 12, Raum zur Aufnahme
eines zur Sicherung der Lage der Lagerteile dienenden Paares von Ringen
28, 29, von denen der erste Ring ein aus z.- B. Gummi oder Preßstoff gefertigter
Dichtungsring und der letzte ein Haltering ist, der aus einem beliebigen Werkstoff
gefertigt ist, dessen Eigenschaften den Ring befähigen, sich im Betrieb gegenüber
dem Kugelkörper 13 und dem Kopf 12 selbständig zu halten. Nach erfolgtem
Einbau des Dichtungsrings 28 wird der vor dem Einbauen kegelstumpfförmige Haltering
29 in den Kopf hineingedrückt, wobei er nach Einschnappen in diesen die in
F i g. 3 dargestellte, ebene oder nahezu ebene Form annimmt und seine dann
eingenommene Stellung gegen alle Kräfte beibehält, die ihn aus dieser zu verrücken
suchen.
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Im Schaft 11 (F i g. 3) ist eine Bohrung 36 mit
einem Kanal 37 verbunden, der seinerseits mit der durch die Schrägen 20 c,
21 c gebildeten Nut in Verbindung steht. Diese Bohrung kann nach erfolgtem
Einbau des Lagers mit einem Schmiermittel gefüllt werden, das der Nut und von dieser
den Tragflächen zwischen dem Kugelkörper13 und den Büchsen 20, 21 zufließen kann,
Obwohl das vorstehend beschriebene Lager nach verschiedenen Verfahren zusammengebaut
werden kann, ist das nachstehend beschriebene mit Vorteil anzuwenden. Der Lagerkörper
10 wird in ein Preßgesenk eingespannt, wobei der Kugelkörper 13 in
der
Mitte der Bohrung 16 des Kopfes 12 gehalten wird. Danach
werden die Büchsen 20 und 21 in die einander gegenüberliegenden Enden des Kopfes
12 hineinaedrückt, und wenn die Büchsen zwischen der Außenfläche des Kugelkörpers13
und den kegelstampfförmigen Teilbohrungen17 und 18 in den Kopf 12 hineingedrückt
worden sind, dehnen sie sich wieder aus und nehmen die in Fig. 3 wiedergegebene
Kegelstampfform an. Wenn die inneren Stimwände26 -und 27 der Büchsen aneinandergestoßen
sind und der Druck auf die Außenenden der Büchsen fortgesetzt wird, sucht das Metalfinfolge
des Vorhandenseins der Schrägen 20c und 21c von der Kugelkörperachse weg nach außen
zu fließen, wodurch innen auf den Kugelkörper ausgeübte, d. h. auf die Kugelkörperachse
zu gerichtete Drücke geringer werden. Das hat eine Reduzierung des zwischen den
Tragflächen der Büchsen und des Kugelkörpers etwa in Äquatorliniennähe vorhandenen
Druckes zur Folge, so daß, obwohl zwischen Büchsen und Kugelkörperein guter Gleitsitz
besteht, dieser Sitz doch nicht stramm genug ist, um eine freie Relativbewegung
zwischen Kugelkörper und Büchsen auszuschließen. Mithin ergeben die Schrägen 20
c
und 21c nicht nur einen sich vorteilhaft auswirkenden Kanal für das Schmiermittel,
sondern auch einen angemessenen Raum für das Fließen des Büchsenmetafls, so daß
ein unzulässig hoher Druck auf den Kugelkörper an'dessen Berührungsstelle mit den
Büchsen vermieden wird, der die zum einwandfreien Arbeiten des Lagers erforderliche
Bewegungsfreiheit zwischen diesen beiden Lagerteilen ausschließen würde.
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Nach Einbau der Büchsen 20 und 21 wird das Ganze derart in ein Werkzeug
oder eine Aufspannvorrichtung eingespannt, daß der Kopf 12 und die Büchsen 20, 21
durch Klemmwirkung gut gegen Axialverschiebungen gesichert sind, während der Kugelkörper
13 zur Anwendung eines axialen Druckes bloßgelegt und unabgestÜtzt bleibt.
Dann wird entweder in einer oder besser noch in beiden axialen Richtungen
ein solcher Druck auf den Kugelkörper 13 ausgeübt, daß dieser um einen kleinen,
aber vorher bestimmten Betrag gegen den Kopf 12 und die Büchsen 20 und 21 bewegt
wird. Unter gewissen Umständen kann diese Relativbewegung eine Größe von etwa
0.025 mm haben, gewünschtenfalls kann sie aber auch, abhängig vondem
Spiel, das in eingebautem Zustand zwischen Kugelkörper und Büchsen herrschen soll,
bedeutend größer sein. Der Z.weck, zu dem man den Kugelkörper diese Relativbewegung
ausführen läßt, ist, ihn von jedem Druck ganz oder teilweise zu befreien, der von
den Büchsen infolge ihres Eingeklemmtseins zwischen Kugelkörper und Kopf auf ihn
ausgeübt wird und der die zum einwandfreien Arbeiten des Lagers erforderliche Bewegungsfreiheit
zwischen Kugelkörper und Büchsen ausschließen würde. Der axial auf den Kugelkörper
ausgeübte Druck hat nämlich eine gewisse Verschiebung des Büchsenmetalls zur Folge,
die jeden unzulässig strammen Sitz des Kugelkörpers in den Büchsen ausschließt.
Statt den - Kopf 12 und die Büchsen 20 und 21 so festzuklemmen, daß man den
Kugelkörper 13 relativ zu ihnen axial bewegen kann, kann man auch den Kugelkörper
festklemmen und die Büchsen und den Kopf gegen ihn axial bewegen, um die gewünschte
Bewegungsfreiheit zwischen den ersten beiden Teilen zu,erzielen. Auf diese Art wird
gleich der richtige Sitz zwischen diesen beiden Teilen erzielt, ohne daß man zusätzliche
Arbeiten, wie das Beklopfen mit emler HammerlInne, zur Befreiung des Kugelkörpers
verrichten müßte.
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Ein anderes,. gleichfalls mit Vorteil anzuwendendes Zusammen
auverfahren ist das folgende: Die Lagerbüchse 21 wird auf einen Untersatz oder eine
Art Amboß aufgesetzt, der einen Teil eines Preßgesenkes bildet, das im allgemeinen
dem bereits angeführten ähnlich sein känn, und der Kugelkörper 13
dann in
die Lagerbüchse hineingebracht und auf einen Zapfen oder Dorn aufgesetzt, dessen
Durchmesser etwa: gleich dem der Mittelbohrung des Kugelkörpers ist. Dann wird der
Kopf 12, soweit sich das ausführen läßt, über -die Büchse 21 geschoben und die andere
Lagerbüchse 20 über den Kugelkörper und zwischen diesen und die Innenseite des Kopfes
12 eingepaßt. Die verschiedenen Lagert-eile stehen in diesem Zustand in ziemlich
loser Verbindung miteinander, jedoch werden Kopf 12 und Kugelkörper 13 so
gehalten, daß noch eine Relativbewegung zwischen ihnen möglich -ist. Wenn die Lagerteile
so angeordnet sind, wird der obere Teil des Preßgesenkes vorsichtig niedergehen
gelassen, wobei die beiden Büchsen 20 und 21 zwischen Kopf 12 und Kugelkörper-
13 derart gegeneinandergedrückt werden, daß das Büchsenmetall zwischen Kopf
und Kugelkörper auseinanderquillt. Wenn die inneren Stimwände 26, 27 der
Büchsen 20, 21 aneinanderstoßen und der Druck weiter bestehen bleibt, fließt das
Metall infolge Vorhandenseins der Schrägen20c, 21c etwas von der Achse des Kugelkörpers
aus nach außen, so daß die im Lagerinnern auf den Kugelkörper, d. h. nach
dessen Achse hin, ausgeübten Drücke verringert werden. Hierdurch wer-den die Lagerflächen
der Büchsen und die Tragfläche des Kugelkörpers von dem auf ihnen lastenden Druck,
der, wie schon bemerkt, in der Hauptsache in der Nähe der Äquatorlinie des Kugelkörpers
auftritt, befreit. Gleichzeitig wird ein Axialdruck auf den Kugelkörper13 ausgeübt,
daß das Preßgesenk so ausgebildet ist, daß es eine Relativbewegung zwischen Kugelkörper
13 und Kopf 12 gestattet, so daß der erwähnte, auf den Kugelkörper wirkende
Druck diesen in Axialrichtung gegen den Kopf um eine in der Größenordnung von
0,025 mm liegende Strecke, gewünschtenfalls auch um mehr, bewegt.
Hiernach werden oberer und unterer Teil des Preßgesenkes' voneinander getrennt,
um das Lager herausnehmen zu können. Dieses wird dann umgewendet und wieder in das
Preßgesenk eingesetzt, wobei der Kopf 12 von ;einem Teil des Preßgesenkes getragen
und der Kugelkörper 13 so abgestützt wird, daß er eine Relativbewegung gegen
den ersten Teil ausführen kann. Der obere Teil des Preßgesenkes wird dann zwecks
Ausübung eines Axialdruckes auf den Kugelkörper niedergehen gelassen, so daß dieser
sich wieder um eine bestimmte Strecke, gewünschtenfalls in der Größenordnung von
0,025 mm, gegenden Kopf bewegt.
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Es werden also beim Zusammenbauen des Lagers Kugelkörper und Kopf
in Axialrichtung um einen vorher bestimmten- Betrag gegeneinander bewegt, was ein
Fließen des Metallsder Büchsen20 und 11
ineinem gewissen Ausmaß zur Folge
hat, das gerade groß genug ist, den Kugelkörper so von dem auf ihm lastenden Druck
der Lagerbüchsen zu entlasten, daß ein Lagerspiel bzw. eine Toleranz erzeugt wird,
die
eine freie Drehung oder, bei Schwinglagern, ein freies Hinundherschwingen
des Kugelkörpers in den Lagerbüchsen erlaubt.
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Nunmehr können die Dichtungsringe28 uild da-
nach auch die Halteringe29
in das Lager eingesetzt werden, was von Hand oder auch unter Benutzung eines Werkzeuges
erfolgen kann. Hierdurch Werden die Dichtungsringe28 in ihrer Dichtungsstellung,
in der sie an den Lagerbüchsen20, 21 und am Kugelkörper13 anliegen, wirksam gesichert,
und es wird ein dichtes Lager hergestellt, in das nicht leicht Fremdkörper, die
die Oberfläche von Büchsen und Kugelkörper beschädigen könnten, eindringen können
und bei dem außerdem ein- Entweichen des Schmiermittels weitgehend verhütet wird.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht man daher, daß unter
Erfordernissen, wie sie für
die Massenherstellung Gültigkeit haben, olnie
große Mühe ein genau abgedichtetes Lager hergestellt wird, ohne daß man in bezug
auf die Lagerteile sehr enge Toleranzgrenzen einhalten müßte. Ferner wird durch
Anordnen der Lagerbüchsenschrägen20c und 21c und durch Befreien der Lagerbüchsen20,
21 von gegebenenfalls Verkleinmungen verursachenden Drücken durch Herbeiführen einer
axialen Relativbewegung,der Teile gegeneinander erreicht, daß das Lager nach Ausführung
der letzten Montagemaßnahme betriebsbereit ist, ohlie, daß us weiterer Arbeiten
bedürfte, um den Kugelkörper13 das Lagers für Dreh- oder Schwingbewegungen in den
Lagerbüchsen20,21 frei zu machen.