DE3033475C2

DE3033475C2 -

Info

Publication number: DE3033475C2
Application number: DE3033475A
Authority: DE
Inventors: Archibald John Stephen Childrey Wantage Oxon Gb Baker
Original assignee: BAKER ARCHIBALD JOHN STEPHAN CHILDREY WANTAGE OXON GB; CROSS MANUFACTURING Co Ltd COMBE DOWN BATH AVON GB
Current assignee: BAKER ARCHIBALD JOHN STEPHAN CHILDREY WANTAGE OXON GB; CROSS MANUFACTURING Co Ltd COMBE DOWN BATH AVON GB
Priority date: 1979-09-07
Filing date: 1980-09-05
Publication date: 1989-11-30
Also published as: DE3033475A1; FR2489721B1; JPS5671532A; US4370788A; FR2489721A1; JPS6354455B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 23 25 377 ist ein Verfahren zum Auskleiden der Zylinderbohrung beispielsweise einer Brennkraftmaschine, einer Dampfmaschine o. ä. bekannt, bei dem ein ebenes Stück Ausklei dungsmaterial, beispielsweise aus hartem, wärmebehandeltem und abgeschrägtem Federstahl mit vorgegebener Dicke zu einer im wesentlichen zylindrischen Form geformt wird, bei der benach barte Kanten aneinander anliegen. Das Auskleidungsmaterial wird unter Federwirkung geformt und in dieser Form anschließend im Preßsitz in die Zylinderbohrung eingedrückt. Die Zylinderbohrung bestimmt dann den Durchmesser und die Rundheit der Auskleidung. Auf welche Weise der Auskleidungsstreifen vorgeformt wird, ist in der erwähnten Offenlegungsschrift nicht ausgeführt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Auskleiden einer zylindrischen Bohrung mit einem dünnwandigen Blechabschnitt zu schaffen, bei dem der Blechabschnitt auf eine Weise vorgeformt wird, die ein verhältnismäßig einfaches Einsetzen in die Bohrung erlaubt, so daß es in der Massenproduktion eingesetzt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Patent anspruchs 1.

Die Länge des Auskleidungsblechabschnitts soll in Abhängigkeit von seiner Dicke und vom Durchmesser der auszukleidenden, unausgekleideten Bohrung gewählt wer den. Die Länge des Auskleidungsmaterialstreifens wird vorzugsweise zunächst etwas größer als die fertige Län ge gewählt, worauf ein Abschleifen auf die fertige Länge erfolgt. Im Falle der Massenproduktion lassen sich verschiedene Längen ausschneiden, die dann zusam mengeklemmt und gleichzeitig auf die gleiche Endlänge geschliffen werden können. Die Enden sollen so geformt werden, daß sich eine genaue Anlageverbindung ergibt; daher sollen die Enden rechtwinklig abgeschliffen werden.

Das Material soll ebenfalls dem Anwendungsfall entspre chend gewählt werden; für eine Verbrennungskraftmaschi ne hat sich ebener Federstahl mit hohem Kohlenstoffge halt als zweckmäßig erwiesen. Der Stahl soll vollstän dig angelassen sein, beispielsweise entsprechend der Bestimmung EN 42G. Ein typischer Dickenbereich für die dünnwandigen Auskleidungen reicht von 0,25 mm bis 0,56 mm mit einer Wandstärkengenauigkeit von ±0,0076 mm. Es lassen sich auch andere Materialien verwenden, beispielsweise Aluminiumlegierungen oder Bronze, und es können auch andere Wandstärken zum Ein satz kommen.

Der zum Einpressen der Auskleidung in die Vertiefung einer Biegelehre verwendete Dorn ist vorzugsweise im Querschnitt vollständig kreisförmig, wobei sich ein Be tätigungskolben gegenüber der Vertiefung in der Lehren platte radial an den Dorn ansetzt und gleitend ver schiebbar gehaltert ist, so daß der Dorn in die Vertie fung und aus dieser heraus bewegt werden kann. In der Biegelehre sind vorteilhafterweise Einrichtungen vor gesehen, die das Auskleidungsmaterial derart ausrich ten, daß vor dem Niederdrücken des Dorns die in Quer richtung verlaufende Mittellinie des Auskleidungsmate rials mit der Mitte der Vertiefung in der Lehrenplatte fluchtet.

Nach dem vollständigen Eindrücken des Dornes in die Vertiefung und damit nach dem teilweisen Verformen des Auskleidungsmaterials soll dieses für die nächste Stufe des Formvorganges fest in der Vertiefung gehalten werden. Im Falle eines ferromagnetischen Auskleidungsma terials können hierzu eine Anzahl von Elektromagneten dienen, die an der Basisplatte der Biegelehre angeordnet sind und sowohl die Vertiefung in radialer als auch in axialer Richtung umgeben. Bei einer Erregung dieser Elektro magnete halten sie das teilverformte Auskleidungsmate rial an der Wand der Vertiefung. Ist der Dorn unmagne tisch, dann läßt er sich nun abheben; ist er hingegen ferromagnetisch, dann wird er ebenfalls von den Elektro magneten in deren erregtem Zustand festgehalten. Zum Spannen kann auch das Anlegen eines Unterdruckes verwen det werden, in welchem Falle die Basisplatte mit einem Raster von verhältnismäßig flachen und engen Nuten oder sogar getrennten Öffnungen versehen ist. Die Öffnungen oder Nuten stehen mit einer Saugpumpe in Verbindung, die angeschaltet wird, nachdem der Dorn vollständig heruntergedrückt wurde. Der Unterdruck preßt dann das Auskleidungsmaterial in die Vertiefung der Lehrenplatte.

Nachdem das Auskleidungsmaterial in der zuvor erwähnten Weise gespannt wurde, läßt sich der Dorn entfernen und durch einen anderen Dorn ohne radialen Betätigungskol ben ersetzen, der eine weitere Verformung des Ausklei dungsmaterials gestattet. In einer anderen Ausführung wird einfach der Betätigungskolben vom Dorn entfernt, so daß der Formvorgang fortgesetzt werden kann. In einer weiteren Ausführung wird ein Dorn vorgesehen, der länger als die Vertiefung in der Basisplatte ist. Der Dorn wird an seinen Enden von geeigneten Betätigungsein richtungen getragen, beispielsweise von zwei Armen eines Jochs. Das Eindrücken des Dornes in die Vertie fung erfolgt dann durch das auf die beiden Enden des Dornes wirkende Joch, und wenn die Betätigungseinrich tung nicht über die Vertiefung ragt, kann sie außerdem zum Halten des teilverformten Auskleidungsmaterials in der Vertiefung der Basisplatte während des nächsten Verformungsschrittes dienen.

Die Vertiefung in der Basisplatte ist vorzugsweise im Querschnitt im wesentlichen halbkreisförmig, und es sind ferner zwei viertelkreisförmige Backen vorgesehen, die mit der Vertiefung zusammenwirken. Die Backen sind vorzugsweise auf der Basisplatte verschiebbar mon tiert, wobei sie in einer Richtung gegeneinander in einer Ebene verschiebbar sind, die den Durchmesser der halbkreisförmigen Vertiefung enthält. Durch das Gegen einanderverschieben der beiden Backen werden die freien Enden des Auskleidungsstreifens derart verformt, daß sie aneinanderstoßen. Während der letzten Phase des Zusammenschiebens der Backen wird unter der Vorausset zung einer richtigen Bemessung der Streifenlänge die Auskleidung einer Ringspannung unterworfen. Nach dem Zusammenfahren der Backen werden diese auf geeignete Weise miteinander verriegelt.

Aus der geschlossenen Biegelehre wird die geformte Ausklei dung entweder unmittelbar oder mittelbar in die auszu kleidende Bohrung eines Zylinders gedrückt. Hierzu wird sie beispielsweise koaxial zu einer Zylinderboh rung und in Berührung mit dieser angeordnet. Wird der Dorn in der Biegelehre belassen und hat er einen radialen Flansch, der so breit wie die Dicke des Auskleidungsma terials ist, dann kann er zum Einpressen der Ausklei dung aus der Biegelehre in die Bohrung herangezogen werden, wobei er gleichzeitig den Innendurchmesser der Ausklei dung abstützt. Ist hierzu kein Dorn vorhanden, so wird ein eigener Betätigungskolben verwendet, der die Aus kleidung aus der Biegelehre herausdrückt. Ein anderes indi rektes Verfahren besteht darin, die Auskleidung aus der Biege lehre in eine Buchse herauszudrücken, deren Bohrung gleich groß wie die auszukleidende Zylinderbohrung ist und wobei ein Hilfsdorn in der Hilfsbuchse sitzt und die Auskleidung in dieser abstützt. Anschließend wird die Auskleidung aus der Hilfsbuchse unmittelbar in die auszukleidende Zylinderbohrung gedrückt, und zwar unter Verwendung des Hilfsdorns. Ein Vorteil des letzteren Verfahrens liegt darin, daß die Hilfsbuchse im Verhält nis zur Lehre verhältnismäßig klein sein kann und daher wesentlich leichter in bezug auf die auszukleidende Zylinderbohrung zu handhaben und auszurichten ist. Fer ner können mehrere Hilfsbuchsen und -dorne mit in der selben Biegelehre hergestellten Auskleidungen beschickt wer den, wobei sich die Hilfsbuchsen und -dorne bis zu einem späteren Zeitpunkt aufbewahren lassen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Schneidvor richtung zum Abschneiden von Auskleidungsmate rialstreifen von einer Vorratsrolle,

Fig. 2A + 2B zwei Ansichten einer Vorrichtung zur Endbear beitung des Längenschleifens eines Ausklei dungsstreifens,

Fig. 3 den ersten Arbeitsschritt bei der Formung einer Auskleidung,

Fig. 4 und 5 weitere Schritte bei der Formung der Ausklei dung,

Fig. 6 das Einschieben einer geformten Auskleidung in eine Hilfsbuchse,

Fig. 7 den Anfangszustand während des Einsetzens einer Auskleidung in eine Bohrung eines Zylin derblocks, und zwar aus einer Hilfsbuchse,

Fig. 8 und 9 eine Ansicht bzw. eine Draufsicht auf eine zweite Ausführung einer Biegelehre mit halb kreisförmiger Vertiefung zur Herstellung einer Auskleidung.

Fig. 1 zeigt eine Schneidevorrichtung zum Schneiden von Materialstreifen von einer Rolle 10 unter Verwen dung einer motorgetriebenen Trennscheibe 11. Das Mate rial wird von der Rolle 10 durch Zuführrollen 12 solan ge abgezogen, bis es an einen Endanschlag 13 stößt. Anschließend wird die Trennscheibe quer über das Mate rial geführt, um dieses abzuschneiden. Die abgeschnitte ne Materiallänge wird dann von einem Ejektorzapfen 14 und angetriebenen Ejektorwalzen 15 in einen Behälter 16 ausgestoßen.

Die abgeschnittenen Streifenlängen werden zusammengehal ten und beispielsweise in Stapeln von 100 Stück in der Haltevorrichtung gemäß Fig. 2 gespannt. Der Streifen stapel 17 wird zwischen zwei Platten 18 und 19 der Haltevorrichtung eingeklemmt, die anschließend unter eine Schleifscheibe 20 zum Fertigschleifen der Kanten der abgeschnittenen Materialstreifen bewegt wird. Dabei sollen die Kanten sehr genau rechtwinklig auf Maß geschliffen werden, so daß jeder Streifen die gleiche, genau vorgegebene Länge hat. Es ist äußerst wichtig, daß diese Kanten richtig geschliffen werden, damit sich die gewünschte Ringspannung in der fertigen Auskleidung einstellt und damit kein Gasleck entlang den aneinander liegenden Stirnflächen bei in den Zylinder einer Ver brennungskraftmaschine eingesetzter Auskleidung auf tritt.

Die geschnittenen und geschliffenen Blechabschnitte 17 werden jeweils einzeln einer in Fig. 3 erkennbaren Biege lehre zugeführt, die eine Basisplatte 21 mit einer halbkreisförmigen Vertiefung 22 aufweist. Die Zufuhr des Materialstreifens erfolgt dabei derart, daß dieser über der Vertiefung 22 zu liegen kommt. Die Basisplatte 21 trägt ferner zwei abnehmbare Anschläge 23, zwischen denen der abgeschnittene Streifen ausgerichtet wird. Über der Vertiefung 22 ist ein nicht drehbarer Betäti gungskolben 24 verschiebbar montiert, der einen unmagne tischen Dorn 25 trägt. Die Achse des Dornes 25 verläuft parallel zur Achse der Vertiefung 22. Gemäß Fig. 4 ist der Dorn 25 gegen die Basisplatte 21 bewegbar, um den Blechabschnitt 17 in der Vertiefung 22 halbkreisför mig zu verformen, wobei die freien Enden gleich weit aus der Basisplatte 21 vorstehen. In der Basisplatte 21 sind Elektromagnete 26 A montiert, die in erregtem Zu stand den Blechabschnitt 17 in der Vertiefung 22 halten und damit ein Herausspringen des Streifens beim Abheben des Betätigungskolbens 24 verhin dern. Im nächsten Arbeitsgang wird der Betätigungskolben 24 vom Dorn 25 abgehoben, so daß letzterer teilweise innerhalb der Vertiefung 22 verbleibt. Außerdem werden nun die Anschläge 23 aus der Basisplatte 21 entfernt.

Gemäß Fig. 5 werden dann zwei Backen 26 auf der Oberseite der Basisplatte 21 gegeneinander geschoben, wobei jede Backe 26 eine viertelkreisförmige Vertiefung 27 aufweist, die mit der in der Basisplatte 21 vorge sehenen Vertiefung eine Bohrung von kreisförmigem Quer schnitt bilden, wenn die Backen sich mittig über der Vertiefung 22 berühren. In dieser Position sind die nach oben vorstehenden Enden der teilverformten Ausklei dung derart um den Dorn 25 gebogen, daß sie eine vollständig kreisförmige Auskleidung bilden, und, vor ausgesetzt, daß die Länge des Streifenmaterials zuvor richtig bemessen wurde, steht die Auskleidung dann unter einer Ringspannung. Eine Riegelstange 28 wird hierauf in die beiden Backen 26 eingesetzt, um diese zusammenzuhalten.

Im nächsten Schritt werden die Elektromagnete 26 A abge schaltet, so daß die Auskleidung lediglich von der Basisplatte 21 und den Backen 26 an ihrem Umfang gehal ten wird, während der Dorn 25 darin axial frei ver schiebbar ist.

Im nächsten in Fig. 6 dargestellten Schritt wird die derart geformte Auskleidung 39 aus der von der Basis platte 21 und den Backen 26 gebildeten Bohrung in eine Hilfsbuchse 29 geschoben. Dies erfolgt mit Hilfe eines geführten, geradlinigen Kolbens 30, der einen Hilfsdorn 31 mit einer Schulter 32 trägt. Die Schulter 32 steht über den Umfang des Hilfsdornes 31 radial so weit vor, wie dies der Dicke der Auskleidung 39 entspricht. Am anderen Ende des Hilfsdorns 31 ist ein Stopfen 33 sowie eine entsprechende Halteanordnung für die Hilfsbuchse 39 vorgesehen, wozu eine Anlagebuchse 34 sowie Ausricht gabeln 35 zählen. Bei Betätigung des Kolbens 30 wird der Dorn 25 vom Stopfen 33 aus der geformten Ausklei dung 39 gedrückt, und letztlich berührt die Schulter 32 des Hilfsdorns 31 die von der Basisplatte 21 und den Backen 26 geformte Auskleidung. Bei weiterer Bewegung des Kolbens 30 wird die Auskleidung 39 in die Hilfsbuch se 29 gedrückt, und zwar so weit, bis sowohl die Ausklei dung 39 als auch der Hilfsdorn 31 zur Gänze in der Hilfsbuchse 29 liegen. Dann wird die in Fig. 6 darge stellte Vorrichtung demontiert, wobei die Auskleidung 39 und der Hilfsdorn 31 gemäß Fig. 7 in der Hilfsbuch se 29 verbleiben.

Fig. 7 zeigt ferner die Bohrung 36 eines Zylinder blocks 37, und man erkennt, daß der Oberrand 38 der Bohrung 36 zweckmäßigerweise abgeschrägt ist, um das Einsetzen der Auskleidung 39 in die Bohrung 36 zu erleichtern, wenn der Hilfsdorn 31 von einer Stange 40 in Richtung auf die Bohrung gedrückt wird. Nach dem vollständigen Einpressen der Auskleidung 39 in die Boh rung 36 wird der Hilfsdorn 30 wieder entfernt.

Die Fig. 8 und 9 zeigen eine weitere Ausführung der Basisplatte 21. Anstelle von in Fig. 4 dargestellten Elektromagneten weist die Vertiefung 22 eine Anordnung verhältnismäßig flacher und verhältnismäßig schmaler, untereinander verbundener Nuten 41 auf, die alle mit einer Leitung 42 in Verbindung stehen. Die Leitung 42 erstreckt sich durch die Basisplatte 21 und ist an eine Saugpumpe angeschlossen, die im Betrieb durch Erzeugen eines Unterdruckes den Auskleidungsstreifen an die halb kreisförmige Vertiefung in der Basisplatte ansaugt. Dies geschieht auf ähnliche Weise wie durch die Elektro magnete. Hierzu wird vorzugsweise ein Unterdruck von mindestens 712 mm Hg erzeugt. Dies ist insbesondere für unmagnetische Auskleidungen, beispielsweise für Bronze oder für Aluminiumlegierungen zweckmäßig. Das Spannen durch Unterdruck ist unter Umständen auch für Stahlaus kleidungen aus stark gehärtetem, stark kohlenstoffhalti gem Stahl zweckmäßig.

Claims

1. Verfahren zum Auskleiden einer zylindrischen Bohrung mit blechförmigem, zu einem Zylinder geformtem Ma terial, das in die Zylinderbohrung eingepreßt wird, wobei der Auskleidungsblechabschnitt eine Länge hat, bei der dieser nach dem Formen und Einpressen in die Bohrung einer Ringspannung unterliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechabschnitt (17) mit Hilfe eines Dornes (25) in eine in einer Basisplatte (21) einer Biegelehre vorgesehene Vertie fung (22) gepreßt wird, die einen kreisförmigen Quer schnitt mit einem Radius besitzt, der gleich groß wie der Radius der unausgekleideten Bohrung ist, daß der Dorn (25) zumindest einen teilkreisförmi gen Querschnitt hat, dessen Durchmesser der ausge kleideten Bohrung entspricht, daß der teilverform te Blechabschnitt (17) in der Vertiefung (22) der Basisplatte (21) gehalten wird, während zwei Backen (26) mit jeweils teilkreisförmiger Vertiefung (27) von gleichem Radius wie die Vertiefung (22) in der Basisplatte (21) der dart zusammenbewegt werden, daß sie zusammen mit der Vertiefung (22) in der Basisplatte (21) einen Zylinder von gleichem Innendurchmesser wie die unausgeklei dete Bohrung bilden und dabei den Blechabschnitt (17) zu einer zylindrischen Auskleidung verfor men, die in der Biegelehre unter Ringspannung steht, und daß die derart geformte Auskleidung aus der Biegelehre unter Aufrechterhaltung ihrer Ringspannung in die Zylinderbohrung gedrückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechabschnitt (17) eine Dicke von 0,25 mm bis 0,56 mm besitzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, da durch gekennzeichnet, daß der zum Verformen des Blechabschnitt (17) verwendete Dorn (25) im Querschnitt die Form eines Kreises besitzt und daß ein Betätigungskolben (24) sich radial vom Dorn (25) an der der Vertiefung (22) in der Basisplatte (21) gegenüberliegenden Seite erstreckt und zum Eindrücken des Dorns (25) in die Vertiefung (22) verschiebbar ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß der Blechabschnitt (17) aus einer Bahn von ferromagnetischem Material geschnitten wird und daß Elektromagnete (26 A) in der Basisplatte (21) montiert sind, um den teilver formten Blechabschnitt (17) nach dem Einpres sen durch den Dorn (25) in der Vertiefung (22) zu halten.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß der teilverformte Blechabschnitt (17) mit Hilfe von Unterdruck in der Vertiefung (22) der Basisplatte (21) gespannt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß man einen Dorn (25) von größe rer axialer Länge als die Vertiefung (22) in der Basis platte (21) verwendet, wobei Betätigungseinrichtungen an den Enden des Dornes (25) ansetzen und diesen in die Vertiefung (22) der Basisplatte (21) gedrückt halten, wäh rend die Backen (26) zur vollständigen Verformung des Blechabschnitts (17) gegeneinander bewegt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß die fertig geformte Aus kleidung (39) zunächst in eine Hilfsbuchse (29) gedrückt wird, deren Durchmesser gleich groß wie der Durchmesser der auszukleidenden Zylinderboh rung ist, daß ein Hilfsdorn (31) in die Hilfs buchse (29) zur Abstützung der eingepreßten Aus kleidung (39) geschoben wird, und daß die Ausklei dung (39) zu einem frei wählbaren Zeitpunkt mit Hilfe des Hilfsdornes (31) aus der Hilfsbuchse (29) in die Zylinderbohrung gedrückt wird.