DE19519798A1 - Verfahren zur Herstellung geteilter Lager - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel­ lung geteilter Lager, die z. B. als Träger für Maschinenkurbel­ wellen, für große Endbereiche von Pleuelstangen und ähnlichem benutzt werden.

Üblicherweise sind Lager, die Maschinenkurbelwellen und Pleuel­ stangen tragen, zweigeteilt aufgebaut. Wenn ein solches Lager in einen Lagereinbauabschnitt eingebracht wird, werden die Hälften zu einer Einheit zusammengesetzt und in diesen Ab­ schnitt eingebaut. Unter dem Gesichtspunkt der Verhinderung von Abweichungen der eingebauten Trennflächen und der verbesserten Produktivität und Verarbeitbarkeit führte ein solches Verfahren zur Anwendung einer natürlichen Zweiteilung: bei herkömmlichen Lagern wird Stahl zur Herstellung eines Lagerrings benutzt, der mit Kerben zur Einleitung der Teilung ausgebildet ist; auf diesen Lagerring wird dann ein Druck ausgeübt, um eine natürli­ che Teilung zu bewirken.

Das vorgenannte Verfahren umfaßte Schritte zur Ausbildung von Kerben, die entlang der Trennungslinie für die Teilung verlau­ fen, an wenigstens einer der beiden Endflächen des Lagerrings, und Schritte zur Ausübung von Druck auf den Lagerring zwischen einer oberen und unteren Form, um diesen entlang der Trennungs­ linie zu verformen.

Bei diesem Verfahren zeigt die Lauffläche des Lagerrings nach der Teilung eine ovale Form mit einem kleinerem Durchmesser, der durch die Trennungslinie definiert ist (eine solche ovale Form wird im folgenden Sanduhrform genannt). Wenn ein Lager mit Lagerringen von derartiger Form als ein Maschinenkurbelwellen­ lager oder ein Lager für große Endbereiche von Pleuelstangen benutzt wird, treffen deshalb Rollelemente wiederholt die Stumpfnaht der Laufflächen und erzeugen auf diese Weise nicht nur Vibrationen und Geräusche, sondern führen auch zu weiteren Problemen, wie z. B. beschleunigte Ermüdungsbrüche und verrin­ gerte Lebensdauer.

Um diese Probleme zu lösen, ist bereits ein Verfahren vorge­ schlagen worden, bei dem eine Teilung nach der Erzeugung einer Restspannung in einer der Innen- und Außenflächen der Lagerrin­ ge bewirkt wird (Japan-Patent Nr. 16851/86).

Im Zusammenhang mit dem vorgenannten Verfahren sorgt eine Ei­ genspannung für eine ellipsoide Form, deren größerer Durchmes­ ser durch die Trennungslinie definiert ist; es gibt jedoch in Abhängigkeit von der Größe und der Dicke des Lagerrings Fälle, bei denen die vorbestimmten Effekte nicht erreicht werden kön­ nen.

Ein weiteres Problem ist, daß die Mittel zur Erzeugung von Eigenspannung im Lagerring - unabhängig davon, ob es sich bei diesem Mittel um Sandstrahlen, Rollen, hochfrequente Hitzebe­ handlung oder ähnliches handelt - zu einem Off-line-Prozeß im Unterschied zu dem Produktionsprozeß gehört, der erhebliche Arbeitsstunden in Anspruch nimmt.

Der vorliegenden Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfah­ ren zu schaffen, mit welchem geteilte Lager herzustellen sind, die Vibrationen und Geräusche, welche durch die Stumpfnaht der Lauffläche eines Lagerrings erzeugt werden, vermeiden, die Lebensdauer des Lagers erhöhen und zwar ungeachtet der Größe und Dicke des Laufrings bei Verbesserung der Produktivität.

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von geteilten Lagern, das folgende Schritte umfaßt: Ausbildung von Kerben auf der Trennungslinie für die Teilung auf wenigstens einer der beiden Trennflächen des Lager­ rings und Ausübung von Druck zwischen einer oberen und unteren Form entlang der Trennungslinie auf den Lagerring, um dabei den Lagerring zu verformen und entlang der Trennungslinie zu tei­ len, in welchem die Lauffläche des Lagerrings in ellipsoider Form geschliffen wird, deren größerer Durchmesser auf der der Teilung vorausgehender Trennungslinie liegt.

Da die Laufflächen der Lagerfläche in ellipsoider Form mit einem größeren Durchmesser auf der Trennungslinie geschliffen sind, läuft die nachfolgende natürliche Teilung auf einen La­ gerring hinaus, der in der Richtung verformt wird, in der der größere Durchmesser entlang der Trennungslinie verkürzt wird, wodurch die Lauffläche näher an einen echten Kreis gebracht wird. Selbst wenn die Lauffläche nicht die Form eines echten Kreises annimmt, stellt der Zustand, in dem die Trennungslinie den größeren Durchmesser des Ellipsoides definiert, sicher, daß bei einer Montage in ein Lagergehäuse die peripherische Innen­ fläche und die entsprechende des Lagergehäuses die Lauffläche in Form eines echten Kreises korrigieren und dabei die Erzeu­ gung von Vibrationen und Geräuschen aufgrund des Auftreffens der Rollelemente auf die Stumpfnaht der Lauffläche verhindert und die Lebensdauer des Lagers verbessert.

Demgemäß verhindert die Erfindung bei dieser Art von natürlich geteilten Lagern nicht nur die Erzeugung von Vibrationen, Ge­ räuschen und ähnlichem aufgrund der auf den Stumpfrand der Lauffläche auftreffenden Rollelemente sondern verringert auch Ermüdungsbrüche und ähnliches der Lager und vergrößert somit die Lebensdauer; solche Leistungen können ungeachtet der Größe und der Dicke des Lagerrings zuverlässig erreicht werden. Des weiteren kann der Arbeitsvorgang des Schleifens der Laufflächen des Lagerrings während des normalen Schleifproduktionsprozesses für diese Art von Lagern ausgeführt werden, was zu einer Ver­ besserung der Produktivität beiträgt und ermöglicht, Arbeits­ stunden zu verringern.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm des erfindungsgemäßen Verfahrensab­ laufs;

Fig. 2 (A), (B), (C), (D) erläuternde Ansichten der vorliegenden Erfindung angewandt auf einen Lageraußenring;

Fig. 3 (A), (B), (C) erläuternde Ansichten eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens, die Innendurchmesserfläche eines Lageraußenrings zu schleifen, um eine ellipsoide Form zu erreichen;

Fig. 4 Darstellungen eines anderen Beispiels eines Verfah­ rens, die Innendurchmesserfläche eines Lageraußen­ rings zu schleifen, um eine ovale Form zu erreichen.

Fig. 1 zeigt ein Diagramm, welches die Reihenfolge des Verfah­ rensablaufs der vorliegenden Erfindung darstellt. Diese Schritte sind:
Ausbildung von V-förmigen Kerben an wenigstens einer der beiden Endflächen des Lagers, die an den Startpunkten ein Einleiten der natürlichen Teilung zur Folge hat,
Schleifen der Laufflächen des Lagerrings in ellipsoider Form mit einem größeren Durchmesser, der auf der Trennungslinie der Teilung liegt, wobei die Kerben als ein Kriterium be­ nutzt werden,
Bewirken einer Teilung des Lagerrings.

Fig. 2 (A), (B), zeigt die vorliegende Erfindung, angewandt auf einen Lageraußenring 1, in welchem Kerben 2 auf der zur Teilung vorgesehenen Fläche des Lageraußenrings 1 ausgebildet sind. Die Lauffläche 1a ist, wie in Fig. 2 (B) als gestrichelte Linie dargestellt, in ellipsoider Form geschliffen, so daß die Lage der Formation der Kerben 2 den größeren Durchmesser des Ellip­ soids definieren. In der Zeichnung ist der Längenunterschied zwischen kleinerem und größerem Durchmesser des Ellipsoids im Vergleich zu dem wirklichen Längenunterschied stark übertrieben dargestellt, um die Erfindung leichter verständlich zu machen.

Der reale Längenunterschied liegt in der Größenordnung vom zehn­ fachen der Laufflächen, so daß die Trennlinie höchstens im Be­ reich von µm definiert ist (z. B. 50 µm). Das heißt, dieser Län­ genunterschied zwischen kleinerem und größerem Durchmesser des Ellipsoids wird auf einen gleichen oder geringfügig größeren Wert gesetzt als das Ausmaß (Dimension) der Verformung des La­ gerrings während welcher die im folgenden beschriebene Teilung bewirkt wird.

Was das Schleifverfahren für eine ellipsoide Form, wie in Fig. 3 (A) dargestellt, betrifft, wird der Lageraußenring 1 in Spann­ backen 3 eingespannt, um an der Durchmesserlinie, die durch die Lage der Formation der Kerben 2 führt, auf die Außenfläche Druck auszuüben; dabei wird im gleichen Ausmaß dimensionsgerecht und elastisch eine Verformung in eine ellipsoide Form erzielt.

Die Richtung des größeren Durchmessers des Ellipsoids im einge­ spannten Zustand, wie in Fig. 3 (A) als durchgezogene Linie dar­ gestellt, befindet sich im 90° Winkel zur Trennungslinie. Im Zustand vor dem Einspannen liegt die Form eines echten Kreises vor, wie in Fig. 3 (A) als gestrichelte Linie b dargestellt.

In dem in Fig. 3 (A) als durchgezogene Linie dargestellten Zu­ stand wird die Lauffläche 1a des Lageraußenrings 1 durch ein Schleifwerkzeug (nicht dargestellt) in Form eines echten Krei­ ses, wie in Fig. 3 (B) als gestrichelte Linie c dargestellt, geschliffen.

Nach dem Schleifen wird die Druckkraft auf die Spannbacken ent­ fernt, woraufhin sich der Lageraußenring 1 im Ausmaß der ent­ sprechenden elastischen Verformung zurückstellt, wodurch die Lauffläche 1a des Lageraußenrings 1 eine ellipsoide Form ein­ nimmt, deren größerer Durchmesser auf der Durchmesserlinie (Trennlinie), die durch die Lage der Formation der Kerben 2 führt, liegt, wie in Fig. 3 (C) als durchgehende Linie darge­ stellt ist.

Das Schleifen der Lauffläche 1a des Lageraußenrings 1 in ellip­ soider Form kann auch durch andere als das oben beschriebene Verfahren bewirkt werden. Beispielsweise kann, wie in Fig. 4 durch die gestrichelte Linie d dargestellt, an den gegenüberlie­ genden Seiten der Durchmesserlinie (Trennungslinie), die durch die Lage der Formation Kerben 2 führt, die größere Durchmesser­ seite des Ellipsoids nach dem Schleifen im Bereich der Trenn­ linie liegen. Die Lauffläche 1a des Lageraußenrings 1 kann z. B. in halbmondförmiger Form geschliffen werden.

Selbstverständlich ist die Menge des Materials, das von der Lauffläche 1a entfernt wird, durch den vorgenannten dimensions­ gerechten Unterschied bestimmt.

Nachdem die Lauffläche 1a des Lageraußenrings 1 auf diese Weise in ellipsoider Form geschliffen wurde, wobei sein größerer Durchmesser auf der Durchmesserlinie (Trennlinie) liegt, die durch die Lage der Formation der Kerben 2 führt, wird auf den Lageraußenring 1 nach Fig. 2 (C) durch die obere und untere Form 4 und 5 an entgegensetzten Seiten und entlang der Durchmesserli­ nie (Trennlinie) Druck ausgeübt, woraufhin sich innere Spannun­ gen (Zugspannungen) auf die Kerben 2 konzentrieren und teilendes Brechen oder sog. natürliches Teilen stattfindet, das an diesen Kerben 2 beginnt. Die Lauffläche 1a des Lageraußenrings 1 im natürlich geteilten Zustand hat nach Fig. 2 (D) eine ellipsoide Form (im folgenden der Einfachheit halber als Limonenform be­ schrieben), deren größerer Durchmesser auf der Trennungslinie liegt.

Da der Lageraußenring 1 während dieser natürlichen Teilung eine Verformung in Druckrichtung mit sich bringt, kann die Lauffläche 1a fortschreitend in ellipsoider Form geschliffen werden mit seinem größeren Durchmesser definiert durch vorgenannte Rich­ tung. Daraus ergibt sich, daß die Lauffläche 1a des Lageraußen­ rings 1 theoretisch zu einer echten Kreisform korrigiert wird. In der Praxis nähert sich der Lageraußenring 1 damit ebenfalls - an eine echte Kreisform an; wenn er in ein Lagergehäuse für z. B. eine Maschinenkurbelwelle eingebaut wird, erfolgt durch die innere Peripheriefläche dieses Gehäuses die Annäherung an eine echte Kreisform.

Der geteilte Lageraußenring 1 hat nach Fig. 2 (A) einen Siche­ rungsring, der in eine auf der Außenfläche vor der Teilung ring­ förmig ausgebildete Stoppringrille paßt und dann in dieses La­ gergehäuse eingebaut wird. Zusätzlich ist in Fig. 2 (B) ein Ölloch 1c und eine Öffnung 1d für die Aufnahme eines Auswer­ ferstiftes dargestellt, um eine Rotation nach dem Einbau zu ver­ hindern.

Das vorstehend beschriebene Verfahren, das auf einen Lageraußen­ ring angewandt wurde, ist ebenso auf einen Lagerinnenring an­ wendbar.

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung geteilter Lager, gekennzeichnet durch die Ausbildung von Kerben (2) auf einer Trennlinie für die Tei­ lung an wenigstens einer der beiden Endflächen eines Lagerrings (1) und durch die Druckausübung auf den Lagerring (1) zwischen einer oberen und unteren Form entlang der Trennlinie, um dabei den Lagerring (1) durch Umformen entlang der Trennlinie zu tei­ len, in welchem eine Lauffläche (1a) des Lagerrings (1) in el­ lipsoider Form geschliffen wird, deren größerer Durchmesser auf der Trennlinie vor dem Teilen liegt.