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Verfahren zum Herstellen von Pendellagern Pendelgelenken u. dgl. und
Werkzeug zur Ausführung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zum Herstellen von Lagern, Gelenken od. dgl. mit einem einstückigen gesinterten
oder aus Kunststoff gepreßten Außenring mit einer Balligen Innenfläche und einem
mit der Welle zu verbindenden, ebenfalls Balligen Innenring aus Stahl od. dgl. sowie
auf Werkzeuge zur Ausführung des Verfahrens.
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Gleitlager, bei denen der eine Teil aus Stahl od. dgl. hergestellt
und der andere Teil aus einem Kunststoff oder aus einem Sintermetall gepreßt ist,
das hinterher in Öl getränkt wurde, sind bekanntlich für viele Anwendungsgebiete
besonders geeignet. Da der aus Stahl od. dgl. bestehende Teil des Lagers nur durch
spanabhebende Bearbeitung herzustellen ist, ist es bei Gleitlagern mit balliger
Lauffläche wirtschaftlicher und bereits bekannt, hierfür den Innenring zu wählen.
Ganz besonders gilt dies für Lager kleiner Abmessungen.
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Bei Gleitlagern und Gelenken mit balliger Lauffläche und im Betrieb
feststehendem Außenring, bei denen sowohl der Innenring als auch der Außenring spanabhebend
hergestellt wird, ist es bekannt, den Außenring mit Aussparungen bzw. Ausfräsen
zu versehen, die es ermöglichen, den Innenring in den Außenring einzusetzen. Ferner
sind Lager bekannt, bei denen eine mit balliger Innenfläche versehene Lagerschale
durch eine senkrecht zur Welle. stehende Ebene in zwei Hälften unterteilt ist und
zwischen der Lagerschale und der Welle ein mit balliger Außenfläche versehener Ring
liegt, der innen und außen mit einer aus Faserstoff gepreßten und mit Schmiermitteln
imprägnierten
Auflage versehen ist. Bekannt ist auch ein Pendelgleitlager
für elektrische Maschinen, bei dem eine mit balliger Oberfläche versehene Lagerbuchse
in einen Spritzgußteil mit entsprechend balliger Innenfläche eingesetzt ist und
in diesem durch eine Scheibe gehalten wird.
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Bei der Herstellung von solchen Gleitlagern, bei denen der Außenmantel
durch Pressen hergestellt ist, hat -man im allgemeinen, um Innen- und Außenring
zusammenbauen zu können, den Außenring aus einzeln gepreßten Teilen zusammengesetzt.
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Die Berührungsflächen der Teile erstrecken sich dabei entweder radial,
oder der Ring ist durch eine senkrecht zur Achse stehende Ebene in zwei sich in
einem Kugelhauptkreis berührende Teile unterteilt. Beide Arten dieser Herstellung
haben aber den Nachteil, daß die Teile durch besondere Bauteile in genauer Lage
zueinander gehalten und zusammengespannt werden müssen. Es ist deshalb erwünscht,
den Außenring aus einem Stück herzustellen.
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Bei einem anderen bekannten Herstellungsverfahren, bei dem der Außenring
ein einstückiges Preßteil bildet, wird dieser dadurch hergestellt, daß ein vorgefertigter,
aus Metallpulver gesinterter Ring konzentrisch auf die ballige Lauffläche des fertigen
Innenteils des Lagers aufgepreßt wird. Bei diesem Verfahren entsteht zwar ein ungeteilter
gepreßter Außenring, es ist bei ihm jedoch nicht möglich, jedes gewünschte Lagerspiel
und dieses mit enger Toleranz zu erhalten.
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Diesen Nachteil will ein ebenfalls bekanntes Verfahren dadurch vermeiden,
daß der Außenring aus Metallpulver auf den Innenring unter Einfügung einer Zwischenlage
aufgepreßt und sodann gesintert wird. Es handelt sich bei der Zwischenlage um eine
Einlage, wie sie in der Metallkeramik verwendet wird, also um eine Einlage, die
entweder beim Sintern ausbrennt oder mechanisch leicht entfernbar ist.
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Es hat sich jedoch gezeigt, daß auch dieses Verfahren zur Herstellung
einer brauchbaren, sauberen und maßgenauen Lagerlauffläche nicht geeignet ist; denn
das Aufbringen einer gleichmäßig dicken Zwischenschicht auf eine Kugelfläche - sei
es durch Anstrich, Aufspritzen, Tauchen od. dgl. -ist in so geringer Stärke überhaupt
nicht möglich. Die Verwendung von Folien scheidet von vornherein aus, da das Herumlegen
einer Folie um die Kugelfläche des Innenringes Faltenbildung mit sich . bringt,
Ferner ist es auch nicht möglich, die Zwischenschichten so fest herzustellen, daß
sie den beim Pressen auftretenden Beanspruchungen gewachsen sind. Zerreißt die Zwischenschicht
aber, so liegt eine unmittelbare Berührung des Stahlringes mit dem zu sinternden
Außenring vor, und es kommt beim Sinterprozeß zu festen Verbindungen der beiden
Lagerelemente durch Diffusion bzw. Verschweißung, so daß sich der Stahlinnenring
nicht mehr im Außenring bewegen läßt. Schwierigkeiten ergeben sich auch infolge
der beim Sinterprozeß zur Anwendung kommenden hohen Temperaturen, denn unter dem
Einfluß dieser Temperaturen würde bei der allgemein üblichen Verwendung von gehärteten,
geschliffenen oder geläppten Stahlinnenringen dieser Stahlring seine Härte einbüßen
und zusätzlich entkohlt, da die Sinterung unter reduzierender Schutzgasatmosphäre
durchgeführt wird. Außerdem würde die geläppte Oberfläche verlorengehen. Weiterhin.
ergeben sich beim Sinterprozeß Formänderungen durch Verziehen, die das Lager unbrauchbar
machen können.
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Der Zweck der Erfindung ist nun, die Vorteile eines einstückigen gepreßten
Außenringes zu erhalten und dennoch die vorgenannten Nachteile zu vermeiden.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zunächst der Außenring
durch Pressen als Einzelteil in seiner endgültigen Form mit von der spanabhebenden
Bearbeitung her bekannten seitlichen Aussparungen hergestellt wird. Durch diese
Aussparungen wird dann ein Innenring mit einem dem gewünschten Lagerspiel entsprechenden
Außendurchmesser eingeführt.
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Der Vorteil dieses Herstellungsverfahrens gegenüber dem bekannten
Herstellungsverfahren von Gleitlagern mit einem einstückigen gepreßten Außenring
mit einer balligen Lauffläche liegt darin, daß hierbei jedes gewünschte Lagerspiel
in jeder gewünschten Passungsqualität erhalten werden kann.
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Mit den bisher bekannten Mitteln ist die Herstellung eines ungeteilten
Außenringes mit einer durch ein einziges Werkzeugteil gepreßten und damit vollständig
glatten kugelförmigen Innenfläche nicht zu erreichen, da der die kugelförmige Innenfläche
schaffende Teil des Werkzeuges nicht nach dem Pressen aus dem Preßteil entfernt
werden kann. Um einen ungeteilten Außenring mit kugelförmiger Innenfläche durch
Pressen herzustellen, hat man deshalb bisher die oben beschriebene Notlösung gewählt,
einen zuerst größeren Außenring nach Herstellung der Kugellauffläche mittels spanabhebender
Bearbeitung auf den endgültigen balligen Innenring des Lagers konzentrisch aufzupressen.
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Um nun zu ermöglichen, einen ungeteilten Außenring mit kugelförmiger
Innenfläche als Einzelteil zu pressen, in den später ein Innenteil mit dem gewünschten
Außendurchmesser eingebaut werden kann, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen,
beim Werkzeug denjenigen Teil des Dorns, der die Kugelfläche schafft, von den übrigen
Teilen trennbar auszuführen und außerdem am Dorn Ansätze vorzusehen, die mindestens
bis zum Hauptkreis der Kugelfläche des Preßteiles reichende Aussparungen ergeben.
Durch diese Aussparungen kann dann der die Kugelfläche schaffende Teil des Dorns
nach Schwenken um go° herausgenommen und später ein Innenteil ein- und ausgebaut
werden.
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Mit einem 'so ausgebildeten Werkzeug kann nicht nur der Außenring
eines Pendelgleitlagers, sondern auch der Außenteil eines Kugelgelenks und jedes
andere
Preßteil hergestellt werden, das eine die Oberfläche einer Kugelzone bildende Innenfläche
aufweist.' Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an
einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Fig. I und 2 zeigen ein Pendelgdeitlager mit einem mittels Pressen
hergestellten Außenring gemäß der Erfindung; Fig. 3 zeigt den Längsschnitt durch
ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Werkzeug zum Pressen eines Ringes mit kugelförmiger
Innenfläche, wobei die linke Hälfte der Figur das Werkzeug vor und die rechte Hälfte
das Werkzeug nach dem Pressen zeigt; in Fig. 4 ist der gemäß der Erfindung aus Einzelteilen
hergestellte Dorn des Werkzeuges im auseinandergenommenen Zustand, und zwar in Fig.
3 von links betrachtet, dargestellt; Fig. 5 ist ein Schnitt nach der Linie V-V der
Fig. 4.
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Das in Fig. I und 2 gezeigte Pendelgleitlager besitzt einen gepreßten
Außenring I, der beim Pressen hergestellte Ausnehmungen 3 aufweist, die bis zur
Mitte des Lagers und damit bis zum Hauptkreis der kugelförmigen Innenfläche reichen,
und einen Innenring 2.
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Das in Fig. 3 und 4 dargestellte Werkzeug zum Herstellen des Außenringes
besteht in der Hauptsache aus einem beweglichen Oberstempel 4, einem feststehenden
Unterstempel 5, einer Schwebemantelmatrize 6 und einem Dorn, der insgesamt mit dem
Bezugszeichen 7 bezeichnet ist und genauso wie die Matrize sich während des Pressens
gegen die Wirkung einer Feder 8 bewegen kann. Der Dorn 7 ist, wie am besten aus
Fig. 4 ersichtlich, aus drei Teilen zusammengesetzt; und zwar dem Teil 9, der die
kugelförmige Innenfläche des fertigen Preßteiles ergibt, einem Hauptteil Io mit
Ansätzen II und einem zylindrischen Teil I2. Die Teile 9 und Io sind mit einer Bohrung
versehen, durch die ein am Teil 12 vorgesehener Zapfen 13 paßt, der die Teile gegenseitig
zentriert.
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Die linke Seite der Fig. 3 zeigt das Werkzeug vor dem Pressen, in
welcher Stellung der Dorn und die Mantelmatrize in bekannter Weise durch ihre Federn
am oberen Anschlag gehalten werden. Der Dorn 7 ist mit seinen Ansätzen II in entsprechenden
Nuten des Unterstempels 5 geführt. Der Zwischenraum zwischen Dorn und Mantel ist
mit der Preßmasse 14 ausgefüllt.
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Die rechte Seite der Fig. 3 stellt das Werkzeug nach Ausführung des
Preßvorganges dar. Der Dorn und die Matrize sind durch Reibung von der Preßmasse
mitgenommen worden. Nach dem Pressen wird der Preßteil I nach oben ausgestoßen.
Während dieses Ausstoßens oder hinterher wird der Teil Io von den Teilen 9 und 12
des Dorns 7 getrennt. Danach wird auch der Teil 12 von dem Teil 9 getrennt und der
Teil 9 nach Schwenken um 9o° aus den von den Ansätzen II des Hauptteils Io geschaffenen
Ausnehmungen 3 des Preßteiles herausgenommen. Der gepreßte Außenring I kann dann
nach der üblichen Behandlung, z. B. nach Sintern und Tränken bei einem aus Metallpulver
gepreßten Teil, und möglicherweise erforderlichem Nachkalibrieren mit einem Innenring
2 zusammengebaut werden, der einen um das gewünschte Lagerspiel kleineren Kugellaufflächendurchmesser
aufweist.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung kann bei allen Werkzeugen angewendet
werden, mit denen ein Bauteil gepreßt wird, der eine die Oberfläche einer Kugelzone
bildende Innenfläche aufweist. Es ist nicht notwendig, daß die Kugelzone symmetrisch
zum Hauptkreis der Kugel liegt, sondern die Entfernung der Begrenzung der Kugelzone
von einem Mittelschnitt durch die Kugel kann auf der einen Seite größer sein als
auf der anderen. Es muß in diesem Falle nur die Ausnehmung entsprechend ausgebildet
sein.
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Ebenso läßt sich diese erfindungsgemäße Ausbildung auch bei allen
Arten von Preßwerkzeugen anwenden, wie z. B. Preßwerkzeugen für die Verarbeitung
von Kunststoff, Druckguß oder solchen zum Pressen von Metallpulver, wie Eisenpulver,
zur Herstellung von metallkeramischen Bauteilen.