DE19646777A1 - Lagerstelle sowie Verfahren und Werkzeug zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerstelle aus einer in einem Bauteil vorgesehenen Öffnung, insbesondere einer Bohrung, und einer in die Öffnung eingepreßten, eine Stoßfuge aufweisenden gerollten Gleitlagerbuchse zur Lagerung eines Zapfens oder einer Welle.

Es ist bekannt, zur Herstellung einer spielfreien oder spielarmen Lagerstelle eine gerollte Buchse mit einer in Längsrichtung verlaufenden Stoßfuge in eine geeignet dimensionierte Bohrung in einem Bauteil einzupressen, so daß die einander zugewandten freien Platinenenden beim Einpressen aufeinanderzubewegt werden und die Stoßfuge geschlossen wird. Bei geeigneter Abmessung dieser hülsenförmigen gerollten Lagerbuchsen und der Bohrung kann mit der beschriebenen Vorgehensweise eine spielfreie Lagerstelle gebildet werden. Der fertigungstechnische Aufwand zur Realisierung einer spielfreien Lagerstelle ist jedoch zumindest dann erheblich, wenn sichergestellt werden soll, daß die Gleitlagerbuchse dauerhaft spielfrei in der Öffnung aufgenommen sein soll. Die Fertigungstoleranzen der in dem Bauteil oder Gehäuse vorgesehenen Öffnung und auch der zu lagernden Welle oder des Zapfens müssen stark eingeschränkt werden, was mit einer Erhöhung der Herstellungskosten verbunden ist.

Aus der EP 0 719 900 A1 ist eine Lagerstelle bekannt, bei der die Stoßfuge und der V-förmige Ausschnitt im Flanschbereich einer Bundbuchse für bestimmte Anwendungen als nachteilig angesehen wird. Mit der Druckschrift wird vorgeschlagen, keine gerollte Bandbuchse, sondern durch Tiefziehen einer kreisringförmigen Ronde hergestellte Bundbuchsen zu verwenden und von jeder Seite in eine Durchgangsöffnung einzupressen, so daß die bundfreien Stirnseiten der Bundbuchsen in der Öffnung dicht aneinander anliegen. Um von beiden Seiten der Öffnung eine tiefgezogene Bundbuchse einsetzen zu können, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Bundbuchsen sich wieder lösen und aus der Lageröffnung herausfallen, wird vorgeschlagen, die Bundbuchsen derart in die Öffnung einzusetzen, daß ihre bundfreien Stirnseiten gegeneinander verpreßt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es hingegen, eine Lagerstelle der eingangs genannten Art mit einer bundlosen, also hülsenförmigen gerollten Gleitlagerbuchse dahingehend zu verbessern, daß ein dauerhafter Festsitz der Gleitlagerbuchse kostengünstiger und zuverlässiger herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Lagerstelle der genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die gerollte Gleitlagerbuchse vor dem Einpressen in die Öffnung derart bemessen ist, daß sie spielbehaftet in die Öffnung eingebracht werden kann, und daß die Gleitlagerbuchse durch axiales Stauchen derart deformiert ist, daß sie mit ihrem Außenumfang spielfrei an die die Öffnung begrenzende Wandung angepreßt ist.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Lagerstelle können also Bauteile und Gleitlagerbuchsen mit größeren Fertigungstoleranzen verwendet werden, als dies bei bekannten Lagerstellen der Fall war, wobei diese Fertigungstoleranzen durch Deformieren der Buchse durch axiales Stauchen der Stirnseiten der Buchse ausgeglichen werden. Mit der erfindungsgemäßen Lagerstelle kann ein äußerer Traganteil der Buchse von bis zu 100% erreicht werden; der Traganteil ist aber zumindest bedeutend größer als derjenige bekannter Lagerstellen mit lediglich in axialer Richtung eingepreßten gerollten Gleitlagerbuchsen.

Wenn voranstehend davon die Rede ist, daß die Buchse vor dem Einpressen in die Öffnung derart bemessen ist, daß sie spielbehaftet in die Öffnung eingebracht werden kann bzw. in der Öffnung aufgenommen ist, so bedeutet dies nicht notwendigerweise, daß der Außendurchmesser der Buchse sehr viel kleiner ist als der Durchmesser der Öffnung, so daß die Buchse innerhalb der Öffnung hin- und herbewegt werden kann, sondern es ist zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Lagerstelle hinreichend, wenn die Gleitlagerbuchse gerade im wesentlichen widerstandslos in die Öffnung eingeführt werden kann.

In vorteilhafter Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist durch das axiale Stauchen der in der Öffnung spielbehaftet aufgenommenen Buchse die Innenseite der Buchse, einen vorbestimmten kleineren Innendurchmesser annehmend, deformiert. Der vorbestimmte kleinere Innendurchmesser entspricht dann dem Außendurchmesser des zu lagernden Zapfens oder der Welle.

Es kann sich als vorteilhaft erweisen, daß die Breite der eingepreßten Buchse geringer ist als die Dicke des Bauteils, so daß die Stirnseite der Buchse gegenüber der Bauteiloberfläche zurückgesetzt ist. Solchenfalls kann die Lagerstelle noch in geeigneter Weise abgedichtet werden. Diese Ausbildung erweist sich auch in fertigungstechnischer Hinsicht als vorteilhaft.

Die Erfindung bezieht sich gleichermaßen auf Lagerstellen, bei denen die Öffnung in dem besagten Bauteil eine Sacklochbohrung wie eine Durchgangsöffnung ist. Im ersten Fall bildet der Boden der Sacklochbohrung ein Gegenlager für ein Presswerkzeug. Im letzteren Fall wird das Gegenlager von einem Gegendruckstück des Werkzeugs gebildet.

Gegenstand der Erfindung ist aber auch ein Werkzeug zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Lagerstelle. Dieses erfindungsgemäße Werkzeug umfaßt:

• - eine zylindrische Druckhülse, die gerade in die Öffnung in dem Bauteil einführbar ist;
• - einen in Richtung der Längsmittelachse der Druckhülse in diese einführbaren Kalibrierdorn, dessen zylindrischer Außendurchmesser dem Außendurchmesser eines in der Lagerstelle zu lagernden Zapfens oder einer Welle entspricht;
• - ein zylindrisches Gegendruckstück, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Kalibrierdorns entspricht, so daß es den Kalibrierdorn aufnehmen kann,
• - wobei die Druckhülse und das Gegendruckstück durch den Kalibrierdorn geführt und unter Zwischenordnung einer auf den Kalibrierdorn aufgeschobenen Gleitlagerbuchse aufeinanderzubewegbar sind, so daß sie mit ihren einanderzugewandten Stirnseiten ein axiales Stauchen der Buchse bewirken können.

Die Erfindung betrifft desweiteren ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Lagerstelle, welches erfindungsgemäß die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:

• - Anordnen einer Gleitlagerbuchse in einer Öffnung eines Bauteils, wobei die Gleitlagerbuchse spielbehaftet in der Öffnung aufgenommen ist,
• - Stauchen der Buchse in axialer Richtung mittels eines hülsenförmigen Stauchwerkzeugs, welches gegen die Stirnseite der Buchse gepreßt wird, so das sie derart deformiert wird, daß sie mit ihrem Außenumfang spielfrei an die die Öffnung begrenzende Wandung angepreßt wird.

Das vorstehende Verfahren eignet sich zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Lagerstelle mit einer sacklochförmigen Bohrung. Die Gleitlagerbuchse wird in diese Bohrung eingesteckt, und sodann wird das hülsenförmige Stauchwerkzeug gegen die auf der Öffnungsseite liegende Stirnseite der Gleitlagerbuchse gepreßt, so daß der Boden der Sacklochbohrung ein Gegenlager bildet.

In Weiterbildung der Erfindung von besonderer Bedeutung ist die Druckhülse des Stauchwerkzeugs auf dem zu lagernden Zapfen oder der Welle verschieblich angeordnet, die ihrerseits in die Buchsenöffnung eingeführt ist. Auf diese Weise wird die Gleitlagerbuchse nicht nur mit ihrem Außenumfang gegen die Wandung der Öffnung, sondern auch mit ihrer Innenseite gegen den Außenumfang des Zapfens oder der Welle deformiert.

Die erfindungsgemäße Lagerstelle kann aber nach einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens auch dadurch hergestellt werden, daß beim Stauchen der Buchse die Innenseite gegen den Umfang eines Kalibrierdorns deformiert wird, der nach erfolgter Verpressung bzw. Deformierung der Buchse in der Öffnung zusammen mit dem Stauchwerkzeug entfernt wird.

Zum Herstellen einer Lagerstelle mit einer Durchgangsöffnung wird gegen beide Stirnseiten der Gleitlagerbuchse ein vorzugsweise hülsenförmiges Stauchwerkzeug gepreßt. Es ist jedoch auch denkbar, daß das Gegendruckstück scheibenförmig oder kreisscheibenförmig ausgebildet ist und mit seiner Oberseite gegen die Bauteilseite anliegt, welche die Öffnung umgibt. Die Buchse ist dann auf dieser Seite flächenbündig in die Bohrung eingepreßt.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die einzupressende Buchse an verschiedenen Bereichen ihrer Stirnseite mit unterschiedlicher Stauch- oder Kalibrierkraft beaufschlagt. Dies kann vorzugsweise über eine Druckhülse erreicht werden, welche aus mehreren zylindermantelförmigen Abschnitten besteht, die mit unterschiedlicher Kraft in axialer Richtung beaufschlagt werden. Durch diese vorteilhafte Verfahrensvariante kann eine eventuelle Unrundheit des Aufnahmegehäuses bzw. der Bohrung, die infolge von Wärmeverzug oder sonstigen Einwirkungen häufig auftritt, ausgeglichen werden.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung und nachfolgenden Beschreibung einer vorteilhaften Ausführungsform von Lagerstelle, Werkzeug und Verfahren zur Herstellung der Lagerstelle. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine geschnittene Teilansicht einer erfindungsgemäßen Lagerstelle vor der Deformierung der Gleitlagerbuchse;

Fig. 2 eine geschnittene Teilansicht entsprechend Fig. 1 nach der Deformierung der Gleitlagerbuchse; und

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen Lagerstelle vor der Deformierung mittels eines bevorzugten Werkzeugs.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Lagerstelle unmittelbar vor bzw. nach ihrer erfindungsgemäßen Herstellung. Die Lagerstelle ist gebildet aus einem gehäuseartigen Bauteil 2 mit einer Durchgangsöffnung 4. In der Durchgangsöffnung 4 wird - wie dies in Fig. 1 dargestellt ist - eine gerollte hülsenförmige Gleitlagerbuchse 6 angeordnet. Die Gleitlagerbuchse 6 ist so bemessen, daß sie in der Öffnung 4 spielbehaftet und daher drehbar ist, wobei der Abstand zwischen der Umfangsfläche der Gleitlagerbuchse 6 und der Wandung der Öffnung 4 nicht maßstabsgetreu dargestellt ist. Um einen dauerhaften Festsitz der Gleitlagerbuchse 6 in der Öffnung 4 zu erhalten, wird die Gleitlagerbuchse 6 unter Verwendung eines insgesamt mit dem Bezugszeichen 8 bezeichneten Press- oder Stauchwerkzeugs in axialer Richtung gestaucht. Das Werkzeug 8 umfaßt eine auf einem Kalibrierdorn 10 verschiebliche Druckhülse 12 mit einer vorzugsweise ebenen Druckfläche 14 und ein vorzugsweise ebenfalls hülsenförmiges Gegendruckstück 16 mit einer ebenfalls ebenen Druckfläche 18. Die Innenseite der Druckhülse 12 und des Gegendruckstücks 16 sind entsprechend dem Außendurchmesser des Kalibrierdorns 10 ausgebildet und nehmen diesen verschieblich auf. Das Press- bzw. Stauchwerkzeug 8 ist dabei so ausgebildet, daß Druckhülse 12 und Gegendruckstück 16 unter Zwischenordnung der auf den Kalibrierdorn 10 aufgeschobenen Gleitlagerbuchse 6 aufeinanderzubewegbar sind, wobei die Druckflächen 14 bzw. 18 gegen die axialen Stirnseiten der Gleitlagerbuchse 6 anliegen. Der Außendurchmesser der Druckhülse 12 und des Gegendruckstücks 16 sind überdies so ausgebildet, daß sie in die Öffnung 4 eintauchen können.

Zum Deformieren der Gleitlagerbuchse 6 werden Druckhülse 12 und Gegendruckstück 16 durch den Kalibrierdorn 10 geführt aufeinanderzubewegt, wodurch die Gleitlagerbuchse 6 in axialer Richtung gestaucht wird. Dabei fließt Material der Gleitlagerbuchse 6 in radialer Richtung, so daß die Gleitlagerbuchse spielfrei an die Wandung der Öffnung 4 einerseits und an die Außenumfangsfläche des Kalibrierdorns 10 andererseits angepreßt wird, so wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist. Bei der erfindungsgemäßen Herstellung der Lagerstelle übernimmt der Kalibrierdorn 10 im Unterschied zum bekannten Kalibrieren gerollter Buchsen weniger die Funktion eines Formwerkzeugs, sondern eher die Funktion einer Führung für Druckhülse 12 und Gegendruckstück 16, über welche die zum Deformieren erforderliche Kraft auf die Gleitlagerbuchse 6 eingeleitet wird.

Nach Entfernen des Press- bzw. Stauchwerkzeugs 8 kann in die kalibrierte Öffnung der Lagerbuchse ein zu lagernder Zapfen oder eine Welle eingeführt werden. Eine andere Möglichkeit, die erfindungsgemäße Lagerstelle herzustellen, besteht darin, daß anstelle eines Kalibrierdorns die Druckhülse und das Gegendruckstück als Stauch- bzw. Presswerkzeug direkt auf dem zu lagernden Zapfen oder der Welle verschieblich sind. Hierdurch wird die Gleitlagerbuchse gegen den Außenumfang der zu lagernden Welle oder des Zapfens deformiert; die Anpassung der Gleitlagerbuchse an den zu lagernden Zapfen oder die Welle ist daher optimal.

Wie aus der Fig. 3 ersichtlich, kann eine Druckhülse 20 auch aus mehreren zylindermantelförmigen Abschnitten 22 bestehen, die unabhängig voneinander in axialer Richtung mit Kraft beaufschlagbar sind. Dies ist durch Pfeile 24 unterschiedlicher Länge angedeutet. Dadurch, daß auf die in der Figur links und rechts dargestellten Segmente 22 eine größere Kraft ausgeübt wird als auf die beiden anderen, kann eine Ovalität der Gehäusebohrung, die beispielsweise durch Wärmeverzug aufgetreten ist, ausgeglichen werden. Das Material der Lagerbuchse wird also im Bereich der beiden Hülsensegmente (in der Figur links und rechts) verstärkt verdrängt werden. Das Gegendruckstück 24 greift in dem dargestellten Fall nicht in die Bohrung ein, sondern liegt mit seiner Stirnseite gegen die Unterseite des Gehäuses an, so daß die Buchse auf dieser Seite flächenbündig eingepreßt wird. Zur Durchführung der vorstehend beschriebenen Verfahrensvariante könnte aber auch ein hülsenförmiges, in die Bohrung einführbares Gegendruckstück verwendet werden.

Claims (14)

1. Lagerstelle gebildet aus einer in einem Bauteil vorgesehenen Öffnung (4), insbesondere Bohrung, und einer in die Öffnung eingepreßten eine Stoßfuge aufweisenden gerollten Gleitlagerbuchse (6) zur Lagerung eines Zapfens oder einer Welle, dadurch gekennzeichnet, daß die gerollte Gleitlagerbuchse (6) vor dem Einpressen in die Öffnung (4) derart bemessen ist, daß sie spielbehaftet in die Öffnung eingebracht werden kann, und daß die Gleitlagerbuchse (6) durch axiales Stauchen derart deformiert ist, daß sie mit ihrem Außenumfang spielfrei an die die Öffnung begrenzende Wandung angepreßt ist.

2. Lagerstelle nach 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch axiales Stauchen der in der Öffnung (4) spielbehaftet aufgenommenen Buchse (6) die Innenseite der Buchse einen vorbestimmten kleineren Durchmesser annehmend deformiert ist.

3. Lagerstelle nach 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite der Buchse (6) an den Außenumfang eines während des Stauchens eingeführten Kalibrierdorns (10) anliegend deformiert ist.

4. Lagerstelle nach 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite der Buchse (6) an den Außenumfang eines zu lagernden Zapfens oder einer Welle anliegt.

5. Lagerstelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der eingepreßten Buchse (6) geringer ist als die Dicke des Bauteils (2), so daß die Stirnseite der Buchse (6) gegenüber der Bauteiloberfläche zurückgesetzt ist.

6. Lagerstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung eine Sacklochbohrung ist.

7. Lagerstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (4) eine Durchgangsöffnung ist.

8. Werkzeug zum Herstellen einer Lagerstelle nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, umfassend:

• - eine zylindrische Druckhülse (12), die gerade in die Öffnung (4) in dem Bauteil (2) eingeführt werden kann;
• - einen in Richtung der Längsmittelachse der Druckhülse (12) in diese einführbaren Kalibrierdorn (10), dessen zylindrischer Außendurchmesser dem Außendurchmesser eines in der Lagerstelle zu lagernden Zapfens oder einer Welle entspricht;
• - ein zylindrisches Gegendruckstück (16), dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Kalibrierdorns (10) entspricht, so daß es den Kalibrierdorn (10) aufnehmen kann;
• - wobei die Druckhülse (12) und das Gegendruckstück (16) durch den Kalibrierdorn (10) geführt und unter Zwischenordnung einer auf den Kalibrierdorn aufgeschobenen Gleitlagerbuchse (6) aufeinander zu bewegbar sind, so daß sie mit ihren einander zugewandten Stirnseiten (14, 18) ein axiales Stauchen der Buchse (6) bewirken können.

9. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Druckhülse (12) mehrere zylindermantelförmige Segmente (22) aufweist.

10. Verfahren zum Herstellen einer Lagerstelle nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, die folgenden Schritte umfassend:

• - Anordnen einer Gleitlagerbuchse (6) in einer Öffnung (4) eines Bauteils (2), wobei die Gleitlagerbuchse spielbehaftet in der Öffnung aufgenommen ist,
• - Stauchen der Buchse (6) in axialer Richtung mittels eines hülsenförmigen Stauchwerkzeugs (8), welches gegen die Stirnseite der Buchse (6) gepreßt wird, so daß sie derart deformiert wird, daß sie mit ihrem Außenumfang spielfrei an die die Öffnung (4) begrenzende Wandung angepreßt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen einer Lagerstelle mit einer Durchgangsöffnung gegen beide Stirnseiten der Buchse (6) ein hülsenförmiges Stauchwerkzeug (8) gepreßt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß beim Stauchen der Buchse (6) die Innenseite gegen den Umfang eines Kalibrierdorns (10) deformiert wird.

13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß beim Stauchen der Buchse (6) die Innenseite gegen den Umfang eines zu lagernden Zapfens oder einer Welle deformiert wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse an verschiedenen Bereichen ihrer Stirnseite mit unterschiedlicher Kraft beaufschlagt wird.