DE4136874A1 - Verfahren zur herstellung von buchsen oder leisten mit darin befindlichen fuehrungselementen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Buchsen oder Leisten, mit Aushöh­ lungen, in den sich Führungselemente befinden, nach Art eines Lagerkäfigs.

Zylindrische Buchsen zur Aufnahme von Führungsele­ menten, insbesondere in Form von Kugeln, sind als Kugelkäfige allgemein geläufig und sie bestehen aus einer Büchse, in der mehrere Kugeln derart unterge­ bracht sind, daß sie nach einer oder in der Regel nach beiden Seiten überstehen und mit dem Innen- bzw. dem Außenring des Lagers in Kontakt treten können. Der Käfig hat die Aufgabe, die Wälzkörper zu fassen, zu führen und in einem bestimmten Ab­ stand zu halten. Bei bestimmten Lagern sind die Führungselemente und folglich deren Gleitbahnen in einer Ebene angeordnet, so daß die Aufnahme der Führungselemente durch eine Leiste gebildet wird. Im Stande der Technik erfolgt die Herstellung in der Weise, daß - im Falle eine Büchse - in eine ur­ sprünglich massive Büchse in radialer Richtung Boh­ rungen eingebracht werden, anschließend das Füh­ rungselement in die Aushöhlung eingebracht und die Kugel durch Verstemmen von innen und/oder außen in­ nerhalb der Buchse fixiert wird.

Diese Herstellungsweise ist in mehrerer Hinsicht als nachteilig anzusehen: Die spanabhebende Her­ stellung der zur Aufnahme der Führungselemente be­ stimmten Aushöhlungen hat zur Folge, daß Grat- oder Restpartikel im Inneren zurückbleiben können, die zu erheblichen Beeinträchtigungen von Funktionsfä­ higkeit und Lebensdauer führen. Weiter wird eine ursprünglich kristalline Oberfläche zerstört, was zu geringerer Haltbarkeit, zum raschen Verschleiß und letztlich zu Qualitätseinbußen führen muß. Zu­ dem ist der Herstellungsvorgang selbst aufgrund der Notwendigkeit der Einbringung der Aushöhlungen auf­ wendig, langwierig und demzufolge kostenintensiv.

Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung die Schaf­ fung eines Herstellungsverfahrens zur Aufgabe ge­ macht, bei dem sich bei geringem Herstellungsauf­ wand Aufnahmebuchsen oder -leisten für Führungsele­ mente von hoher Qualität und Lebensdauer herstellen lassen.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Buchse aus mehreren Ringen oder die Leiste aus quaderförmigen Elementen aufgebaut wird, die in ihren Berührungsflächen halbkugelförmige oder halbzylindrische Aushöhlungen besitzen, die zusam­ men mit dem benachbarten Element (Ring, Quader) etwa die Form einer Kugel oder eines Zylinders er­ geben, wobei zunächst das einzelne Element (Ring, quaderförmiges Element) in einer Form gegossen wird, anschließend die Führungselemente (Kugeln, Zylinder, Nadeln, Tonnen) eingelegt und die Ringe und quaderförmigen Elemente zur Herstellung von Buchse oder Leiste miteinander verbunden werden.

Die Herstellung wird in entscheidender Weise da­ durch erleichtert, daß die Führungsbuchse oder -leiste aus mehreren Elementen aufgebaut ist. Im Falle einer Buchse wird diese gebildet durch meh­ rere stirnseitig aneinander anliegende Ringe, deren Berührungsfläche senkrecht zur Achse verläuft, die allen Ringen gemeinsam ist (koaxiale Anordnung). Die Führungsleisten ist aus mehreren quaderförmigen Elementen aufgebaut, die parallel zueinander als auch zur stirnseitigen Berührungsfläche orientiert sind. In die Ringe oder quaderförmigen Elemente werden von der Stirnseite her bereits bei der Her­ stellung durch Wahl einer entsprechend gestalteten Form Aushöhlungen vorgesehen. Beispielsweise kann es sich hierbei um Spritzteile handeln. Die Aushöh­ lungen sind etwa von der Form einer Halbkugel oder auch eines Halbzylinders und derartig einander zu­ geordnet, daß nach dem Zusammenfügen von Ringen oder quaderförmigen Elementen etwa kugelförmige oder zylindrische Hohlräume entstehen. Vor dem Zu­ sammenfügen werden Führungselemente in die Aushöh­ lungen eingebracht und anschließend die Ringe bzw. quaderförmigen Elemente stirnseitig über die Be­ rührungsflächen aneinander angelegt und miteinan­ der verbunden. Der Begriff "etwa" im Zusammenhang mit der Form der Halbkugel oder des Halbzylinders bedeutet, daß die Aushöhlungen derart zu dimensio­ nieren sind, daß dem erforderlichen und dem durch den jeweiligen Verwendungszweck geforderten Pas­ sungsspiel Genüge getan wird. Die Abmessungen sind so gewählt, daß die Führungselemente in üblicher Weise über die als Käfig dienende Buchse oder Lei­ ste überstehen und mit Innen- oder Außenring oder den Gleitflächen in Verbindung treten.

Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile sind in mehrerer Hinsicht entscheidend: Durch die bereits bei der Herstellung durch die Gestaltung der Form erzeugten halbkugel- oder halbzylindrischen Gestal­ tungen in den einzelnen als Zylinder oder Quader ausgebildeten Elementen, die durch späteren Ausbau die gewünschte Aushöhlung ergeben, erübrigt sich die nachträgliche Herstellung durch spanabhebende Formung (fräsen, bohren oder dgl.). Der Vorzug ist, daß bereits mit Hilfe der Form die Aushöhlungen bei der Herstellung des Elementes durch Spritzen oder dgl. erzeugt wird, so daß eine kristalline, abrieb­ feste und glatte Oberfläche entsteht, die frei ist von Bearbeitungsspuren und von Restpartikeln, die gegebenenfalls eine mechanische Nachbehandlung er­ fordern. Dadurch vermindert sich der Gleitwider­ stand für die Führungselemente, d. h. die Kugeln, Nadeln und dgl. in den Aussparungen spürbar. Gleichzeitig erübrigt sich die aus dem Stande der Technik bekannte nachträgliche Materialverschiebung durch Stauchen und Verpressen, nachdem eine opti­ male Form der Aushöhlung möglich ist, die eine bes­ sere und auch gleichmäßigere Ausfallsicherung der Führungselemente bewirkt. Zudem bildet sich ein gleichmäßiger und stabiler Ölfilm auf den Führungs­ elementen aus. Die bei der Herstellung der Aushöh­ lungen möglichen unterschiedlichen Bohrungsdurch­ messer, Wandstärkeunterschiede in den Haltebuchsen, Kernversatz des Werkzeuges, Lunker und Einfall- und Anspritzstellen, die die Qualität der Ausfallsiche­ rung erheblich beeinträchtigten, entfallen. Gleich­ zeitig konnten die Führungselemente unterschiedlich hoch über die Buchse oder die Leiste hinausragen, was zu einer zusätzlichen Bewegung der Führungs­ elemente mit entsprechendem frühzeitigen Verschleiß bzw. zum Herausfallen einzelner Führungselemente führen konnte. Die beabsichtigte Leichtläufigkeit der Führungselemente wurde hierdurch stark beein­ trächtigt.

Gleichzeitig erhöht sich die Vielfalt der einsetz- und verwendbaren Führungselemente, da durch das Entfallen mechanischer Nachbearbeitung oder Unge­ nauigkeit bei der Herstellung der Aushöhlung die Buchse oder Leiste nicht mehr verformt und dadurch instabil wird und eine zu geringe Festigkeit auf­ weist.

Schließlich ist noch als Vorteil anzusehen, daß die Führungselemente problemlos in die Aushöhlungen von miteinander zu verbindenden benachbarten Elemente, (Buchsen, Quader) einsetzbar sind.

Das Ergebnis ist eine hohe Qualität des Produktes, eine wesentlich raschere Herstellung und eine län­ gere Lebensdauer aufgrund kristalliner Oberfläche und Freiheit von Grat- und Restpartikeln.

Im Rahmen der Erfindung steht grundsätzlich frei, aus wievielen Ringen oder Quadern der einzelne Kä­ fig über die Mindestzahl von zwei hinausgehend zu­ sammengesetzt ist. Durch Verwendung einer größeren Anzahl an Ringen oder Quadern lassen sich ohne zu­ sätzlichen Mehraufwand eine Vielzahl an Werkstücken unterschiedlicher Längen fertigen. Weiter ist es möglich, durch unterschiedliche Dimensionierung, d. h. durch Ändern von Abstand und Zahl der Füh­ rungselemente in den jeweils gebildeten Führungs­ ebenen, deren Dichte und Häufigkeit in dem ge­ wünschten Sinne beeinflussen, d. h. daß im Randbe­ reich eine höhere Anzahl an Führungselementen und in der Mitte weniger (oder umgekehrt) erzeugbar wird.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, die Führungselemente in den benachbar­ ten Ebenen parallel zur Berührungsfläche zu verset­ zen. Für den konkreten Fall einer Buchse sind die in den verschiedenen und in axialer Richtung gegen­ einander versetzten Berührungsflächen befindlichen Aushöhlungen in azimutaler Richtung relativ gegen­ einander versetzt, so daß sich im Ergebnis über die Mantelfläche eine Steigung nach Art einer Schrau­ benlinie ergibt. Der Vorteil der schraubenlinien­ förmigen Anordnung der einzelnen Führungselemente relativ gegeneinander bewirkt, daß unterschiedliche Lauflinien entstehen, die bei größeren Hüben ein Überschneiden der Lauflinien in vorteilhafter Weise vermeiden helfen.

Die Herstellung läßt sich durch Verdrehen der ein­ ander gegenüberliegenden Formteile gegeneinander sehr leicht und bei beliebiger Steigung realisie­ ren.

Die Verbindung der benachbarten Ringe oder quader­ förmigen Elemente ist im Rahmen der Erfindung grundsätzlich beliebig. Sie kann auf bleibende Weise, d. h. unlösbar, unter Umständen aber auch lösbar erfolgen. Als bevorzugt, insbesondere bei größeren Ringen oder Quadern, ist die Steck-, Rast-, Schnappverbindung. Sie kann durch Verschwei­ ßung (Ultraschall, Reib-, Thermo-, Laser-) vorge­ nommen werden oder durch Verkleben, Vernieten oder Verschraubung erfolgen. Der Vorteil des Ultra­ schallschweißens besteht im minimalen Zeitaufwand.

Schließlich ist vorgesehen, die Aushöhlungen so zu formen, daß ein vorzugsweise in Achsrichtung der Buchse verlaufendes Langloch entsteht. Hierdurch wird der Lauf der Kugel als Führungselement zusätz­ lich erleichtert.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er­ findung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei­ bungsteil entnehmen, in dem anhand der Zeichnung die Erfindung näher erläutert wird.

Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen Schnitt senkrecht zur Achse einer Führungsbuchse

Fig. 2 die Seitenansicht einer aus drei Ringen bestehenden Führungsbuchse

In Fig. 1 ist ein Schnitt senkrecht zur Achse ei­ ner Buchse gezeichnet, wobei jedoch die einzelnen als Kugeln dienenden Führungselemente (1) nach Art projektiver Darstellung und im Widerspruch zur Schnittdarstellung zweier unterschiedlicher Ebenen dargestellt sind. Man erkennt sechs in der vorderen Ebene liegende Kugeln (2) sowie jeweils äquidistant dazwischen befindlichen und demzufolge im Azimut versetzt angeordnete weitere Kugeln (3), die in ei­ ner anderen, gegen die ursprüngliche Ebene in axi­ aler Richtung versetzten weiteren Ebene angeordnet sind. In dieser Darstellung ist deutlich der Ver­ satz der Kugeln in azimutaler Richtung zwischen den einzelnen durch die Berührungsfläche benachbarter Ringe gebildeten Ebenen. Die Kugeln stehen sowohl nach innen als auch nach außen in radialer Richtung etwas über die den Käfig bildende Buchse über und können in dem hier nicht gezeigten Innen- und Au­ ßenring des Lagers berührend anliegen.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht einer aus drei Ringen (4, 5, 6) gebildeten Buchse. Der obere (6) und untere Ring (4) ist als Endring ausgebildet, weist also nur auf seiner Innenseite die etwa halb­ kugelförmigen Aushöhlungen (7) auf, die zusammen mit dem in der mittleren Position befindlichen Ring (5) durch die dort befindlichen Aushöhlungen (7) ergänzt den in etwa kugelförmigen Raum schaffen, der der Aufnahme der als Führungselemente dienenden Kugeln zur Verfügung steht. Die gesamte Ausdehnung einer einzelnen Aushöhlung (7) ist durch gestri­ chelte Linienführung angegeben, wobei jedoch jede der Kugeln aufgrund entsprechender Dimensionierung und einer Aussparung (8) um einen definierten Be­ trag nach außen übersteht und mit dem Außenring in Kontakt treten kann.

Die in unterschiedlichen Berührungsflächen (9) be­ findlichen Aushöhlungen (7) sind in axialer Rich­ tung projiziert, d.h in azimutaler Richtung relativ gegeneinander versetzt. Man erhält unterschiedliche Lauflinien der Kugeln.

Im Ergebnis wird eine als Kugelkäfig dienende Buch­ se gezeigt, die sich besonders rasch herstellen läßt und sich durch eine hohe Lebensdauer und folg­ lich Qualität auszeichnet.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von Buchsen oder Lei­ sten, mit Aushöhlungen, in den sich Führungsele­ mente befinden, nach Art eines Lagerkäfigs, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse aus mehreren Ringen oder die Leiste aus quaderförmigen Elementen aufge­ baut wird, die in ihren Berührungsflächen (9) halb­ kugelförmige oder halbzylindrische Aushöhlungen (7) besitzen, die zusammen mit dem benachbarten Element (Ring, Quader) etwa die Form einer Kugel oder eines Zylinders ergeben, wobei zunächst das einzelne Ele­ ment (Ring, quaderförmiges Element) in einer Form gegossen wird, anschließend die Führungselemente (Kugeln, Zylinder, Nadeln, Tonnen) (1) eingelegt und die Ringe und quaderförmigen Elemente zur Her­ stellung von Buchse oder Leiste miteinander verbun­ den werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß Ring oder quaderförmiges Element nach dem Spritzverfahren hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Buchse oder Leiste aus zwei oder mehreren Elementen aufgebaut ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die in axialer Richtung benachbarten Berührungsflächen (9) befindlichen Aushöhlungen (7) in Richtung der Berührungsfläche (9) relativ gegeneinander versetzt sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Ringe oder Elemente über eine Steck- oder Rast- oder Schnappverbindung oder durch Schweißen (Ultra­ schall, Reib-, Thermo-, Laser), oder durch Ver­ kleben oder durch Vernieten (insbesondere Ultra­ schallvernietung) oder Verschraubung erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Form der Aushöhlung (7) ein vorzugsweise in Achsrichtung der Buchse verlaufendes Langloch ist.