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Buchse, insbesondere aus Verbundmaterial, wie Gleitlagerbuchse oder
Gehäusebuchse sowie Verfahren und Werkzeug zu deren Herstellung Die Erfindung bezieht
sich auf eine gerollte Buchse, insbesondere aus Verbundmaterial, wie Gleitlagerbuchse
oder Gehäusebuchse, Ferner bezieht sich die Erfindung auf Verfahren und ein Werkzeug
zur Herstellung solcher Buchsen.
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Zur Führung von Federstäben bzw. Kolbenstange in Stossdämpfern ist
es bekannt, Gleitlagerbuchsen mit zylindrischer Lagerbohrung zu verwenden. Die von
der Kolbenstange aufzunehmenden DrUcke sind im allgemeinen axial gerichtet. Um eine
gute Führung zu gewährleisten ist es hierbei notwendig, dass die Kolbenstange in
einer relativ langen Gleitlagerbuchse geführt
werden muss. Insbesondere
Stossdämpferführungen weisen ein Minimum an Lagerspiel auf, so dass durch die relativ
lange Gleitlagerbuchsenführung einmal ein erhöhter Reibungswiderstand auftritt,
der zu einem frühzeitigen Verschleiss der Buchsenführung bzw. des Federstanbes führen
kann. Weiterhin hat es sich hierbei als nachteilig erwiesen, dass bei einer Federstab-
bzw. bei einer Kolbenstangendurchbiegung sogenannte Kantenträger durch eine nicht
genau axial gerichtete Belastung auftreten. Diese Kantenträgep~erden verursacht,
wenn die Kolbenstange über ihre Senkrechte hinaus gegen die relativ scharfe Kante
der einen Stirnseite der Gleitlagerbuchse gedrückt wird.
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Das dadurch gestauchte bzw. aufgeworfene Material verursacht in der
Buchsenftihrung eine Schwergängigkeit, die zu einem schnellen Verschleiss der Buchse
bzw. Kolbenstange führt, wodurch der gesamte Stossdämpfer unbrauchbar wird.
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Ähnliche techni#sche Probleme wb bei dem oben erläuterten Beispiel
eines Stossdämpfers treten in vielen technischen Bereichen an Führungsbuchsen, Gehäusebuchsen,
Gleitlagerbuchsen u.dgl. auf.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Buchse, insbesondere
eine gerollte Buchse aus Verbundmaterial, we Gleitlagerbuchse, Gehäusebuchse u.dgl.
zu schaffen, deren Lagerbohrung an einer bzw. an beiden Stirnseiten so profiliert
ausgebildet
ist, dass das Auftreten von Kantenträgern vermieden wird und die Lagerbohrung trotzdem
eine sichere Führung gewährleistet. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, Verfahren
und ein Werkzeuge zu schaffen, mit der sich solche Buchsen besonders preisgünstig
und möglicht ohne die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung herstellen lassen.
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Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Gleitlagerbohrung
ein- oder zweiseitig konisch und bzw. oder ballig ausgebildet ist. Solche Gleitlager
bieten eine einwandfreie Führung für in axialer Richtung hin- und herbewegte Teile,
wie Federbeine, Kolbenstangen u.dgl.. Sie geben vor allem eine hohe Sicherheit gegen
das Auftreten von Kantenträgern.
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Es ist denkbar, Gleitlagerbuchsen solcher Art aus Massivmaterial verspanend
herzustellen, wobei die Buchsenbohrung ein-oder beidseitig konisch auslaufend ausgebildet
wird, um das Auftreten von Kantenträgern zu verhindern. Bei einem solchen denkbaren
Verfahren treten jedoch erhöhte Material- und Fertigungskosten auf, so dass eine
Massenproduktion von solchen Buchsen aus Massivmaterial eine Verteuerung mit sich
bringt.
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Weiterhin wird die Wanddicke solcher Buchsen aus fertigungstechnischen
Gründen dicker, als es für den Betrieb der Buchse unbedingt notwendig ist.
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Weiterhin ist eine Herstellungsweise denkbar, bei der dUnnwandige,
gerollte Buchsen aus Verbundmaterial, z.B. auf Kunststoff- oder Lagermetall-Basis
in der Lagerbohrung verspanen d konisch bearbeitet werden. Die Durchführung dieser
Herstellungsweise macht jedoch einen zusätzlichen Arbeitsgang notwendig.
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Im Rahmen der Erfindung werden daher Verfahren vorgeschlagen, mit
denen sich die oben erörterten neuartigen Buchsen einfachßbillig und sicher herstellen
lassen. Ein solches Herstellungsverfahren besteht beispielsweise darin, dass eine
Platine aus Verbundmaterial in herkömmlicher Weise zu einer Buchse gerollt und diese
Buchse durch axiales Stau Men an ihrer Bohrungsfläche gegen einen in ihre Bohrung
eingeführten, der gewünschten konischen und bzw. oder balligen Form zumindest im
wesentlichen entsprechenden Dorn radial angeformt wird. Dabei ist es besonders vorteilhaft,
am engsten Bereich der Bohrung eine radiale Ringnut bereits vor dem Formen der Buchse
auf der Platine anzubringen. niese Ringnut bietet den Vorteil, dass sich das Beschichtungsmaterial
verfestigt. Bei dem axialen Stauchen der Buchse zum Kalibrieren der Bohrungsfläche
wird die vorgebildete Ringnut nut teilweise zusammengedrückt und ein eventuell entstehender
Grat in der Ringnut eingebettet.
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dadurch wird die Buchse ohne zusätzliche Nachbearbeitung einbaufertig.
Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, nach dem Formen der Buchse aus einer
Platine in der dann noch glatten,
d.h. zylindrischen Bohrungsfläche
mittels Rolliervorgang eine Ringnut zu erzeugen und anschliessend die Bohrungsinnenfläche
durch Stauchkalibrieren in die gewünschte konische und bzw.
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oder ballige Form überzuführen, aber erfordert einen gesonderten Arbeitsgang.
Dieser Rolliervorgang kann ebenso angewendet werden zum Erzeugen der profilierten
Gleitlagerbohrung.
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Im Rahmen der Erfindung wird wahlweise auch eine andere Herstellungsmöglichkeit
für derartige Buchsen empfohin. Hiernach soll ein Band oder eine Lagerplatine aus
Verbundmaterial in dem für die gewünschte konische und bzw. oder ballige Ausbildung
der Bohrungsfläche erforderlichen Profil gewalzt oder geprägt und aus einer so vorher
profilierten Platine die Buchse in herkömmlicher Weise geformt, beispielsweise gerollt
und kalibriert werden. Man kann auch beide Herstellungsmöglgichkeiten miteinander
kombinieren, indem man die auf die letztere Weise hergestellte Buchse noch einem
Nachformen durch axiales Stauchen und Anformen an einen vorher in die Buchse eingeführten
Dorn zum Kalibrieren und bzw. oder Bilden mindestens eines Bundes unterwirft.
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Eine dritte Herstellungsmöglichkei# für derartige Buchsen bietet sich
im Rahmen der Erfindung derart, dass eine Buchse aus einer Platine geformt, vorzugsweise
gerollt, und dann an ihrer Innenfläche durch radiale Druckverformung, vorzugsweise
durch Walzen, in die gewünschte ein- oder zweiseitig konische und bzw. oder ballige
Form ihrer Bohnungafläche gebracht
und kalibiert wird. Eventuell
wäre bei solcher Herstellungsweise zwischen dem radialen Druckverformen und dem
Kalibrieren ein Temperiervorgang vorzusehen.
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Zum Stauchpressen eines konischen oder balligen Profiles in der Bohrung
einer zylindrischen Buchse kann im Rahmen der Erfindung ein Werkzeug benutzt werden,
das sich dadurch kennzeichnet, dass in einer Werkstückaufnahme eine zylindrische
Bohrung zum Einsetzen der vorbereiteten zylindrischen Buchse ausgebildet ist und
in dieser Bohrung zwei sich axial gegenüberstehende Stauchstempel geführt sind,
von welchen zumindest einer eine in die Buchse einzuführende konische oder ballige
Form besitzt. Bei der Ausbildung eines von zwei Seiten her konischen oder balligen
Profils in der Buchsenbohrung wird zweckmässig jeder der Stauchstempel einen Teil
des im Bereich des herzustellenden engsten Teiles der Buchsenbohrung in einer Normalebene
zu seiner Achse unterteilten konischen oder balligen Form aufweisen.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand
der Zeichnung näher erläutert; es zeigen: 1. Ausführung: Platine mit Nut Fig. 1
eine für die Herstellung einer Buchse gemäss der Erfindung vorgesehene Platine in
Draufsicht und im Schnitt A-B;
Fig. 2 eine aus einer Platine gemäss
Fig. 1 gerollte Gleitlagerbuchse in Draufsicht und im Schnitt C-D; Fig. 3 schematisch
im axialen Schnitt ein Werkzeug gemäss der Erfindung, zum Stauchverformen einer
zylindrischen Buchse, dargestellt bei Beginn und bei Ende des Stauchvorganges; 2.
Ausführung: Platine mit Profil Fig. 4 eine für die Herstellung einer Buchse gemäss
der Erfindung vorgesehene abgewandelte Platine aus Verbundmaterial in Draufsicht
und im Schnitt E-F; Fig. 5 eine aus einer Platine gemäss Fig. 4 gerollte und kalibrierte
Gleitlagerbuchse und 3. Ausführung: Radiales Druckverformen einer Buchse Fig. 6
eine gerollte Buchse axialgeschnitten vor und während der radialen Druckverformung.
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Die einzelnen Schritte eines Herstellungsverfahrens entsprechend Figuren
1 bis 3 für eine Buchse gemäss der Erfindung sind wie folgt: Fig. 1 zeigt eine Verbundmaterial-Platine
1, deren ein- oder mehrlagige Auflage 2 aus jeglichem, auf die spätere Verwendung
der
Buchse abgestimmten Material bestehen kann. Beispielsweise kann eine Auflage 2 aus
Lagermetall oder eine aus Kunststoff aufgebaute Lager-Auflage vorgesehen sein. Die
Pladke 1 ist mit einer mittig angeordneten Längsnut 3 versehen. Diese Längsnut 3
kann eingeschnitten werden. Im dargestellten Beispiel ist die Längsnut 3 eingeprägt,
wie dies auch aus der Schnittdarstellung A-B erkennbar ist. Das Einprägen der Längsnut
3 wird nach dem Aufbringen der Auflage 2 vorgenommen, so dass die Auflage 2 und
die Trägerschicht, beispielsweise ein Stahlrücken, eine besondere Verfestigung im
Bereich dieser eingeprägten Längsnut 3 erfahren.
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Die Platine 1 wird dann in herkömmlicher Weise zu einer gerollten
Gleitlagerbuchse mit Buchsenwandung 4 und Buchsenbohrung 4t; geformt, wobei die
Längsnut 3 zu einer Ringnut D e wird. Die gerollte Buchsenwandung 4 wird nun in
dem nachfolgenden Arbeitsgang in dem in Fig. 3 gezeigten Werkzeug stauchverformt.
Durch das axiale Zusammenstauchen der Buchsenwandung 4 wird ihre Innenfläche an
einen in diesem Beispiel zweiteiligen eingeführten konischen und balligen Stempelteil
9, 10 radial angeformt.
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Wie Fig. 3 zeigt, weist das Werkzeug eine Werkstücksaufnahme 5 auf,
in der eine kalibrierte, zylindrische Bohrung 6 zum Einsetzen der vorbereiteten
zylindrischen Buchse angebracht ist.
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In der Darstellung der Fiæ. 3 sind zwei gegeneinander wirkende Stauchstempel
7 und 8 vorgesehen# Jeder dieser Stauchstempel
7 und 8 trägt an
seiner Stirnseite innerhalb der eigentlichen ringförmigen Stempelfläche einen Teil
9 bzw. 10 des unterteilten konischen oder balligen Stempelteils. Die Teile des Stempels
sind im dargestellten Beispiel kegelförmig ausgebildet und im vorderen Bereich mit
je einem zylindrischen Bund 11 versehen, der dazu dient, im engsten Bereich der
Lagerbohrung zu jeder Seite der Ringnut 3' einen zylindrischen, ringförmigen Lagerflächenbereich
zu bilden.
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Wie die rechte Darstellung der Fig. 3 zeigt, bei der die Stauchstempel
7 und 8 in die Werkstücksaufnahme 5 eingefahren sind, erhält die Lagerbohrung 13
der Buchse bedingt durch die kegelige Ausbildung der Teile 9 und 10 des Stempels
beidseitig einen kegeligen Abschnitt, während im mittleren Teil zu beiden Seiten
der Ringnut 3' je ein zylindrischer Abschnitt gebildet wird. Die Teile 9 und 10
des Stempels sind genau entsprechend der gewünschten Formgebung der Buchsen bohrung
bearbeitet. Um auch ein genaues Zusammenführen der beiden Teile 9 und 10 des Stempels
zu gewährleisten, trägt der eine Stemepelteil 10 einen zylindrischen Vorsprung 12
und der zweite Stempelteil 9 eine entsprechende stirnseitige Aufnahme 121. Diese
beiden Elemente sind bei eingefahrenen Stauchstempeln 7 und 8 genau passend eineinandergeftlhrt,
wie dies der rechte Teil der Fig. 3 zeigt.
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Durch die genaue Bearbeitung und die genau passenden Führungselemente
12 und 12' der Anformdornteile 9 und 10 erfolgt bei dem axialen Stauchen der Buchse
zugleich eine genaue Kalibrierung, und zwar nicht nur an der Aussenfläche sondern
auch an der Buchsenbohrungsfläche. Das bei dem Stauchvorgang axial einwärts verdrängte
Material, insbesondere Auflagematerial, wird - wie der rechte Teil der Fig. 3 wiedergibt
- in die Ringnut 3' hinein verdrängt und dort eingebettet, so dass kein störender
Grat entsteht. Die im oben beschriebenen Verfahren hergestellten Buchsen sind damit
sofort und ohne zusätzliche Nachbearbeitung einbaufertig.
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Im Rahmen der Fig. 4 und 5 sei eine zweite Herstellungsmöglichkeit
im Rahmen der Erfindung erläutert. Bei diesem Ver fahren wird die aus Verbundmaterial
bestehende Platine bereits vor dem gerollten Zustand mit dem gewünschten Profil
versehen.
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Bei dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel wird die Platine 20 in einem
Walzverfahren profiliert. Auch bei diesem Verfahren wird in vorteilhafter Weise
die Auflage 21 verdichtet bzw.
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verfestigt. Dieses Vorprofilieren kann auch fortlaufend an einem Band
vorgenommen werden. Anschliessend wird dieses Band in bekannter Weise zu Buchsen
gerollt.
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In einer Abwandlung ist es auch möglich, die Platinen 20 vor dem Rundpressen
der Buchse mit dem gewünschten Profil vorzuprägen.
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Nach der Profilgebung durch Walzen, Prägen oder andere Formarbeit
wird die Platine 20 oder ein entsprechend vorbehandeltes Band in herkömmlicher Weise
gerollt und kalibriert, so das als Endprodukt die in Fig. 5 dargestellte Buchse
22 mit beiderseitigkonisch oder ballig ausgebildeter Bohrung entsteht.
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Es ist möglich, auch bei dieser Buchse von vornherein, beispielsweise
bei dem in Fig. 4 rechts angedeuteten Walzvorgang, auch eine mittlere Längsnut einzuwalzen,
die dann als Ringnut in der Innenfläche der Buchse verbleibt. Das oben in Verbindung
mit Fig- 3 erläuterte Stauchverformen bzw. das oben erwähnte Kalibrieren durch Stauchverformen
kann auch die Bildung eines oder zweier Bunde an der Buchse durch Stauchverformen
einschliessen.
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Fig. 6 zeigt eine Möglichkeit, bei der eine in üblicher Weise aus
einer Bimetallplatine oder einem Bimetallstreifen hergestellte Buchse 25 dadurch
radial druckverformt wird, dass eine der gewünschten Fôrm der Buchsenbohrungsfläche
26 entsprechende Walze 27 in die Buchse eingeführt wird sed. Die Buchse 25 wird
dann in der in sie eingeführten Formwalze 27 und einer auf ihrer Aussenseite laufenden
zylindrischen Walze 28 radial druckverformt, bis ihre Bohrungsfläche 26 die gewünschte
ein- oder zweiseitig konische und bzw. oder ballige Form angenommen hat. Die so
bearbeitete Buchse 25 kann dann einem
Tempervorgang unterworfen
werden, um Materialverhärtungen zu beseitigen. Es kann sich dann ein Kalibriervorgang
anschliessen, für den ein Werkzeug ähnlich demjenigen nach Fig. 3 benutzt werden
kann.
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Alle in der Beschreibung, den Patentansprüchen und der Zeichnung wiedergegebenen
Merkmale können für sich allein oder in jeder denkbaren Kombination von wesentlicher
Bedeutung für die Erfindung sein.
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- Patentansprüche -