DE19605456C2

DE19605456C2 - Verfahren zum Herstellen eines Lagers in einer Metallplattenstruktur

Info

Publication number: DE19605456C2
Application number: DE19605456A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Suzuki
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-02-14
Filing date: 1996-02-14
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2016-02-15
Also published as: DE19605456A1; US5815923A; KR0172081B1; KR960031827A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines in einer Metallplattenstruktur, z. B. einem Rahmen oder einem Träger, ausgebildeten Lagers.

Bei einer herkömmlichen Lagerstruktur für eine Umlauf welle wird ein Lager zum Aufnehmen einer rotierenden Welle durch einen Ölsinterprozeß oder ein Formteil aus einem Poly mermaterial hergestellt und durch einen Preßpaßprozeß bzw. durch Einpressen oder ein ähnliches Verfahren an der Struk tur, z. B. einem Rahmen oder einem Träger, angebracht bzw. befestigt. Gemäß der JP 1-47554 A wird ein einem Lager ent sprechender Lagerring auf einem rotierenden Motorwellen abschnitt angeordnet.

Jede der herkömmlichen Lagerstrukturen wird erhalten, indem eine als Lager dienende Komponente durch einen Preß paßprozeß bzw. durch Einpressen, Verschrauben oder Ver schweißen an einer Rahmenstruktur befestigt wird, die eine rotierende Welle hält, so daß hierbei eine von der Rahmen struktur verschiedene Komponente erforderlich ist.

Als einfaches Verfahren zum Herstellen eines Lagers ist ein Stanz- oder Stechverfahren bekannt, wie es in "JAPANESE INDUSTRIAL STANDARD (JIS)" B0702, April 1977, S. 1 bis 6 und in "Metal Plasticity Processing Terms Dictionary", Nikkan Kogyo Shinbunsha, Februar 1978, S. 283 beschrieben ist, bei dem in einem Ab schnitt einer Rahmenstruktur, wo eine Umlaufwelle eingesetzt werden soll, ein Loch ausgebildet wird, und ein stan genförmiges Werkzeug oder ein stangenförmiges Element mit einem stangenförmigen Formwerkzeug, das im wesentlichen den gleichen Durchmesser hat wie die Umlaufwelle, in diese Öff nung gezwungen wird, wodurch ein Lager gebildet wird. Gemäß diesem Verfahren wird durch Einpressen des stangenförmigen Werkzeuges ein als Lager dienender zylinderförmiger Vor sprung geformt. D.h., wenn das stangenförmige Werkzeug ent fernt und die Umlaufwelle in den zylinderförmigen Vorsprung eingesetzt wird, wird durch den zylinderförmigen Vorsprung ein Lager gebildet. Weil das durch dieses Verfahren herge stellte Lager jedoch kein Ölreservoir aufweist, muß es wie derholt geschmiert werden, um das Dreh-Gleitvermögen zu ver bessern. Außerdem tropft das dem Lager zugeführte Öl nach kurzer Zeit herab und verursacht Kontaminationen bzw. Verun reinigungen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Metallplatten struktur einstückig ausgebildeten Lagers, bei dem kein zusätzliches Bauteil erforderlich ist, bereitzustellen.

Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung eines Lagers, in dem ein Ölreservoir leicht ausgebildet werden kann, bereitgestellt.

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Pa tentansprüche gelöst.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die bei gefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungs form eines erfindungsgemäß hergestellten Lagers;

Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittansicht des in Fig. 1 dargestellten Lagers entlang der Linie A-A;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Zustands, bei dem in einem in Fig. 1 dargestellten Seitenrahmen Umlaufwel len angeordnet sind;

Fig. 4 eine Vorderansicht zum Darstellen eines Zu stands, bei dem im Seitenrahmen vorgefertigte Löcher ausge bildet sind;

Fig. 5 eine Vorderansicht zum Darstellen eines Zu stands, bei dem im Seitenrahmen von Fig. 4 geprägte Vertie fungen ausgebildet sind;

Fig. 6A und 6B Querschnittansichten des Lagerabschnitts von Fig. 5 entlang den Linien B-B bzw. C-C; und

Fig. 7 eine Querschnittansicht des Hauptabschnitts zum Darstellen des Seitenrahmens von Fig. 5 in einem Zustand, bei dem dieser einem Stanz- bzw. Stechprozeß unterzogen wird.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäß her gestellten Lagers und Fig. 2 eine Querschnittansicht des in Fig. 1 dargestellten Lagers entlang der Linie A-A. Gemäß Fig. 1 sind zwei Lager 2 und 3 mit verschiedenen Durchmessern mit einem als Metallplattenstruktur dienenden Seitenrahmen 1 einstückig ausgebildet und stehen davon hervor. Die Lager 2 und 3 weisen von der Oberfläche des Seitenrahmens 1 zylin derförmig hervorstehende Lagerabschnitte 21 und 31 und Ölre servoire 22 und 33 auf, die im wesentlichen in den Mitten der Lagerabschnitte 21 bzw. 31 ringförmig ausgebildet sind. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist das Ölreservoir 22 bezüglich der Außenumfangsfläche des Lagerabschnitts 21 ausgebaucht, so daß es nach außen hervorsteht, und weist eine Vertiefung 22a mit einem Durchmesser auf, der größer ist als der Innen durchmesser des Lagerabschnitts 21. Ähnlich wie das Lager 2 weist das Lager 3 einen zylinderförmigen Lagerabschnitt 31 und ein im Lagerabschnitt 31 ausgebildetes Ölreservoir 32 mit einer Vertiefung (nicht dargestellt) auf. Das Lager 3 weist einen Innendurchmesser auf, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Lagers 2.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel der Verwendung des in Fig. 1 dargestellten und mit dem Rahmen einstückigen Lagers. Gemäß Fig. 3 haben Umlaufwellen 5 und 6 verschiedene Durchmesser. Ein Ende der Umlaufwelle 5 wird durch das im Seitenrahmen 1 ausgebildete Lager 2 und ihr anderes Ende durch ein Lager (nicht dargestellt) eines Seitenrahmens 4 gehalten. Ein Ende der Umlaufwelle 6 wird durch das im Seitenrahmen 1 ausgebil dete Lager 3 und ihr anderes Ende durch ein anderes Lager (nicht dargestellt) des Seitenrahmens 4 gehalten. Die beiden (nicht dargestellten) Lager des Seitenrahmens 4 sind genauso angeordnet wie die Lager 2 und 3.

Bei dieser Ausführungsform wird, nachdem die Umlaufwel len 5 und 6 eingesetzt sind, wenn ein aus Öl oder Fett her gestelltes Schmiermittel einem Abschnitt zwischen der Um laufwelle 5 und dem Lagerabschnitt 21 des Lagers 2 bzw. ei nem Abschnitt zwischen der Umlaufwelle 6 und dem Lagerab schnitt 31 des Lagers 3 zugeführt wird, das Schmiermittel bzw. Öl in der Vertiefung 22a des Ölreservoirs 22 und in der Vertiefung (nicht dargestellt) des Ölreservoirs 32 gespei chert. Dadurch wird der Koeffizient der Reibung zwischen der Umlaufwelle 5 und der Innenumfangsfläche des Lagerabschnitts 21 und derjenige zwischen der Umlaufwelle 6 und der Innenum fangsfläche des Lagerabschnitts 31 vermindert, wodurch das Dreh-Gleitvermögen der Umlaufwellen 5 und 6 verbessert wird. Außerdem kann die Anzahl der Schmiervorgänge vermindert wer den. Das Öl bzw. Fett kann auf die Innenseiten der Ölreser voire 22 und 32 aufgebracht werden, bevor die Umlaufwellen 5 und 6 eingesetzt werden.

Nachstehend wird ein Verfahren zum Herstellen des in Fig. 1 dargestellten, mit dem Rahmen einstückigen Lagers be schrieben. Fig. 4 bis 7 zeigen das erfindungsgemäße Verfah ren zum Herstellen des Lagers. Es wird vorausgesetzt, daß die Lager 2 und 3 und der Seitenrahmen 1, die in Fig. 1 dar gestellt sind, einen Innendurchmesser von 15 mm, einen In nendurchmesser von 10 mm bzw. eine Dicke von 2 mm aufweisen.

Wie in Fig. 4 dargestellt, ist in einem Abschnitt des Seitenrahmens 1, wo das Lager 2 ausgebildet werden soll, ein vorgefertigtes Loch 11 mit einem Durchmesser von 6 mm ausge bildet, und in einem Abschnitt des Seitenrahmens 1, wo das Lager 3 ausgebildet werden soll, ist ein vorgefertigtes Loch 12 mit einem Durchmesser von 4 mm ausgebildet. Die vorgefer tigten Löcher 11 und 12 werden durch eine Preßmaschine oder eine ähnliche Vorrichtung hergestellt.

Wie in Fig. 5 dargestellt, sind um die vorgefertigten Löcher 11 und 12 ringförmige geprägte Nuten 13 und 14 mit Durchmessern ausgebildet, die größer sind als diejenigen der vorgefertigten Löcher 11 und 12. Die geprägten Vertiefungen 13 und 14 werden geformt, indem in radialer Richtung 2 mm außerhalb der Ränder der vorgefertigten Löcher 11 und 12 an geordnete Abschnitte durch ein ringförmiges Form stanzwerkzeug oder ein ähnliches Werkzeug vertieft werden. Die Tiefe der geprägten Vertiefungen 13 und 14 entspricht etwa der 0.8fachen Dicke des Seitenrahmens 1, d. h. die Tiefe beträgt etwa 1.6 mm. Fig. 6A und 6B zeigen Quer schnittansichten entlang den Linien B-B bzw. C-C in Fig. 5.

Wie in Fig. 7 dargestellt, wird ein stangenförmiges Werkzeug oder ein stangenförmiges Formteil 9 (nachstehend als stangenförmiges Werkzeug bezeichnet) in das vorgefer tigte Loch 11 des Seitenrahmens 1 eingeführt und eingepreßt, um den Umfangsabschnitt des vorgefertigten Lochs 11 herauszudrücken. Ähnlicherweise wird ein anderes stangenför miges Werkzeug 9 mit einem anderen Durchmesser in das vorge fertigte Loch 12 des Seitenrahmens 1 eingeführt und einge preßt, um den Umfangsabschnitt des vorgefertigten Lochs 12 herauszudrücken. Jedes der stangenförmigen Werkzeuge 9 hat ein konisches distales Ende und einen Durchmesser L, der größer ist als der Durchmesser der ringförmigen geprägten Vertiefungen 13 bzw. 14. im einzelnen beträgt der Durchmes ser L des in das vorgefertigte Loch 11 eingepreßten stangen förmigen Werkzeugs 9 etwa 15 mm und der Durchmesser L des in das vorgefertigte Loch 12 eingepreßten stangenförmigen Werk zeugs 9 etwa 10 mm. Gemäß einem Stanz- oder Stechverfahren, durch das diese stangenförmigen Werkzeuge 9 eingepreßt und herausgedrückt werden, werden die Umfangsabschnitte der vor gefertigten Löcher 11 und 12 aus dem Seitenrahmen 1 bis zu den Außenseiten der geprägten Vertiefungen 13 und 14 heraus gedrückt, wodurch die Lagerabschnitte 21 und 31 und gleich zeitig die Ölreservoire 22 und 32 gebildet werden, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt. D.h., die Ölreservoire 22 und 32 werden jeweils geformt, indem die geprägten Vertiefungen 13 und 14 durch die stangenförmigen Werkzeuge 9 herausgedrückt werden. Schließlich werden die stangenförmigen Werkzeuge 9 aus den vorgefertigten Löchern 11 und 12 entfernt, wodurch die Lagerabschnitte 21 bzw. 31 gebildet werden.

Bei dieser Ausführungsform können, wenn die Volumen der Ölreservoire 22 und 32 vergrößert werden sollen, die Tiefen oder Breiten der geprägten Vertiefungen 13 und 14 vergrößert werden. Wenn beispielsweise der Seitenrahmen 1 eine Platten dicke von 1 mm oder weniger aufweist, werden große Breiten für die geprägten Vertiefungen festgelegt. Wenn der Seiten rahmen 1 eine Plattendicke von 2 bis 3 mm aufweist, werden für die geprägten Vertiefungen große Tiefen festgelegt. Sowohl die Tiefen als auch die Breiten der geprägten Vertie fungen können gemäß dem Material des Seitenrahmens 1 festge legt werden.

Die Durchmesser der geprägten Vertiefungen 13 und 14 müssen jeweils kleiner sein als die Innendurchmesser der La gerabschnitte 21 und 31 der endgefertigten Lager 2 und 3 und kleiner als die Durchmesser L der entsprechenden stangenför migen Werkzeuge 9. Andernfalls werden die geprägten Vertiefungen 13 und 14 nicht herausgedrückt und die Ölreser voire 22 und 32 nicht gebildet. Die vorgefertigten Löcher 11 und 12 werden geformt, um das Stanz- oder Stechverfahren zu erleichtern, wobei die Herstellung der vorgefertigten Löcher 11 und 12 jedoch nicht immer erforderlich ist. D.h., die di stalen Enden der stangenförmigen Werkzeuge 9 können mit den Mittelpunkten der geprägten Vertiefungen 13 und 14 in Kon takt gebracht und eingepreßt werden, ohne daß die vorgefer tigten Löcher 11 und 12 geformt wurden. Die stangenförmigen Werkzeuge 9 können durch eine Preßmaschine oder eine ähnli che Vorrichtung eingepreßt werden.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird erfindungsge mäß in einer Metallplattenstruktur, z. B. einem Rahmen oder einem Träger, durch einen Präge- oder Stanzprozeß oder einen ähnlichen Prozeß eine ringförmige Vertiefung ausgebildet und durch ein Stanz- oder Stechverfahren veranlaßt, daß die ringförmige Vertiefung zylinderförmig von der Metallplatten struktur hervorsteht, wodurch ein Lager mit integriertem Ölreservoirabschnitt und integriertem Lagerabschnitt gebil det wird. Dadurch kann ein kostengünstiges und sehr stabiles bzw. hochfestes Lager hergestellt werden, bei dem kein sepa rates Bauteil erforderlich ist.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Lagers in einer Metall plattenstruktur, gekennzeichnet durch die Schritte:

a) Ausbilden einer ringförmigen geprägten Vertiefung (13; 14) in der Oberfläche der Metallplattenstruktur (1),
b) Herausdrücken der sich radial innerhalb der Vertiefung (13; 14) befindlichen Metallplattenstruktur durch ein stangenförmiges Element (9), dessen Außendurchmesser (L) größer ist als der Außendurchmesser der ringförmig ausgeprägten Vertiefung (13; 14) und an einem axialen Ende einen sich konisch verjüngenden Endabschnitt auf weist, zur gleichzeitigen Erzeugung von Lagerabschnit ten (21; 31) und einem Ölreservoir (22; 32), wobei
c) entweder das stangenförmige Element (9) in eine kon zentrisch zur ausgeprägten Ringfläche angeordnete Lochung (11; 12) deren Durchmesser kleiner als der In nendurchmesser der ausgeprägten Ringfläche (13; 14) ist, gepreßt wird oder das stangenförmige Element (9) mit seinem konisch verjüngten Ende mit dem Mittelpunkt der Metallplattenstruktur (1) innerhalb der ausgepräg ten Vertiefung in Kontakt gebracht und die Struktur durchstoßen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Breite und/oder die Tiefe der geprägten Vertiefung entsprechend einem vorge gebenen Wert für das Volumen des Ölreservoirs (22; 32) festgelegt wird.