WO2014195500A2 - Lageranordnung und verfahren zum herstellen einer lageranordnung - Google Patents

Lageranordnung und verfahren zum herstellen einer lageranordnung Download PDF

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WO2014195500A2
WO2014195500A2 PCT/EP2014/061910 EP2014061910W WO2014195500A2 WO 2014195500 A2 WO2014195500 A2 WO 2014195500A2 EP 2014061910 W EP2014061910 W EP 2014061910W WO 2014195500 A2 WO2014195500 A2 WO 2014195500A2
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receiving bore
bush
bore
bushing
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Frieder Asser
Wolfgang RÖMPP
Siegfried Gruhler
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Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh
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    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/08Attachment of brasses, bushes or linings to the bearing housing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C7/00Connecting-rods or like links pivoted at both ends; Construction of connecting-rod heads
    • F16C7/02Constructions of connecting-rods with constant length
    • F16C7/023Constructions of connecting-rods with constant length for piston engines, pumps or the like
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    • F16C2226/10Force connections, e.g. clamping
    • F16C2226/12Force connections, e.g. clamping by press-fit, e.g. plug-in

Definitions

  • the invention relates to a bearing arrangement with a bearing eye and a pressed-in bushing according to the preamble of patent claim 1 and to a method for producing such a bearing arrangement.
  • the bearing assembly may be formed, for example, as a small connecting rod eye of a connecting rod of an internal combustion engine.
  • the small connecting rod eye can be trapezoidal in the bar direction, in the form of a step or in the shape of a basket.
  • the axial length of the bearing bush rod side larger than in the area facing away from the piston rod area.
  • cylindrical bushings are formed with shock, clinch or as a complete ring and can be pressed without technical problems, with some recalibration takes place so that the jacks bear more uniformly on the small connecting rod eye of a connecting rod.
  • the bushes are often first pressed in cylindrically and then a trapezoid or a shape curve is milled.
  • stable bushings are usually used with clinch or as a closed ring.
  • the invention has for its object to provide a bearing assembly and a method for producing such a bearing assembly in which the formation of such cavities is minimized.
  • the bearing arrangement is provided with a bearing eye, in which a bushing receiving bore is formed.
  • a bushing is pressed, wherein the bush receiving bore according to the invention as a mold bore, d. H. not as a cylindrical bore, is formed.
  • the contour of the mold bore is chosen such that after pressing the bearing bush rests with its outer peripheral wall in comparison to a cylindrical bore with a larger area ratio and optimum bias on the peripheral wall of the bushing receiving bore.
  • this molding bore with a diameter varying in the axial direction and / or in the radial direction of the bearing eye.
  • the mold bore may be trumpet-shaped, ie opening or closing towards the end faces of the bearing eye. Accordingly, the trumpet shape is convex or concave.
  • the shape of the bore hole in any other shape variable, that is seen in Lageraugenachsraum with variably loanable diameters or radially variable, that is, seen in the radial direction variable diameter.
  • a profile is called which resembles a 3- or 4-leaf cloverleaf.
  • a correspondingly shaped bearing bush can be oriented and recorded against rotation, being ensured by the appropriate shaping a full-surface contact of the outer periphery of the bearing bush 14 to the inner peripheral surface of the bushing receiving bore 8.
  • a helical shape in which the diameter is varied both in the axial direction and in the radial direction.
  • Such form of holes can be selected, for example, to increase the torsional stability.
  • the contour of the mold bore is preferably also chosen such that after the press-fitting of the bearing bush whose inner circumferential wall is substantially cylindrical. This is a difference to conventional solutions, in which the bearing bush is inserted into a cylindrical bushing receiving bore - during pressing results in an inner cylinder of the bearing bush, which is bulged outside of the closed annular cylinder section.
  • the Applicant reserves the right to make an independent claim to the above-mentioned feature.
  • the bearing eye can be formed, for example, in Korbhenkelform, trapezoidal or in step shape.
  • the shape curve is chosen so that the system is improved laterally of the closed annular cylinder portion of the bearing bush.
  • the invention can be used, for example, in the machining of a small connecting rod eye.
  • the mold bore can be machined via a defined cutting edge or a cutting tool with cutting compensation.
  • Figure 1 views of a connecting rod with a trained in Korbhenkelform small connecting rod
  • Figure 2 is a three-dimensional view of a small connecting rod in
  • FIG. 3 shows the course of the contour of an inner circumferential wall and an outer circumferential wall of a bearing bush in a conventional bearing arrangement
  • Figure 4 is a figure 3 corresponding representation of an inventive
  • Figure 5 is a graph of the Einpresshaltekraft depending on the diameter of the bushing bore
  • FIG. 6 shows a variant of a small connecting rod eye with a cloverleaf-shaped bushing receiving bore
  • FIG. 7 shows possible variants of geometries for bushing receiving bores
  • FIG. 8 shows a schematic diagram of a boring head for machining bushing receiving bores with the profiles according to FIG. 6 and FIG. 8
  • FIG. 9 shows a section along the line A-A through the boring head according to FIG. 8
  • Figure 1 shows a plan view of a connecting rod 1 in Korbhenkelbauweise.
  • the connecting rod 1 has a large connecting rod eye 2 and a small connecting rod eye 4, which is connected via a connecting rod 6. are bound.
  • small connecting rod 4 is formed a bushing receiving bore 8 for receiving a bearing bush.
  • the piston rod side axial length of the small connecting rod 4 and the bushing receiving bore 8 is greater than the axial length in the region remote from the piston rod 6 (top in Figure 1).
  • the piston rod-side peripheral region of the bushing receiving bore 8 is provided with the reference numeral 10 in FIG.
  • the transition to the narrower, overhead peripheral portion 12 is rounded.
  • step shape or a trapezoidal shape can be formed, through which the small connecting rod eye 4 is tapered in the illustration of FIG 1 upwards.
  • Beech receiving bore 8 of the small connecting eye 1 is inserted.
  • This has the basket handle shape described above.
  • the bearing bush 14 is designed with a corresponding Axialinvariation, so that the bearing bush 14 is fully adapted to the inner circumferential wall contour of the bushing receiving bore.
  • Figure 3 shows a highly schematic representation, in which the contours of the inner peripheral wall (inner cylinder 16) and the outer peripheral wall
  • the part of the bearing bush 14 with a larger axial length is often saddle-shaped or convexly arched, so that the peripheral areas adjacent to the front edges are higher than the peripheral areas located therebetween.
  • there is a so-called eraser effect wherein the higher lying areas are subjected to a larger friction and correspondingly greater wear. Lying in FIG. 3 at the bottom, the piston rod-side peripheral portion 10 of the bushing receiving bore 8 is drawn in a rectangular shape in a first approximation. The piston rod 6 is then correspondingly below.
  • the bearing bush 14 with the then visible inner cylinder 16, wherein the bearing bush 14 is cut parallel to the plane, so that a cutting edge 20 of the inner cylinder 16 and the corresponding cutting edge 22 of the outer cylinder 18 is visible.
  • the inner cylinder 16 When pressing in the bearing bushing 14 described above, the inner cylinder 16 then bulges inwards in the lateral areas 24, 26 of the bearing bush 14 which are adjacent to the end edges, into the connecting rod eye 4. The area lying between these vaulted areas 24, 26 is accordingly concave inwardly.
  • the running surface of the bearing bush 14 is identified by the reference numeral 19.
  • the outer cylinder 18 is arched, so that between this outer cylinder 18 and the inner peripheral wall of the indicated
  • Socket receiving bore 8 cavities 28, 30 arise, so that the system of the bearing bush 14 to the peripheral wall of the bushing receiving bore 8 at least in the region of the peripheral portion 10 is not or only partially and thus the holding force and the bias for the bearing bush 14 is reduced.
  • cavities 28, 30 are formed in the case of step-shaped or basket-shaped connecting rods, in particular on the rod side outside the closed annular cylinder section 21, that is to say in the regions of the circumferential section 10 which are elongated in the axial direction. Accordingly, the contact pattern of such a conventional
  • this shape curve may be formed, for example, trumpet-shaped, so that the diameter D, as shown in Figure 4 right top strongly schematized, to the two end faces 32, 34 of the small connecting rod eye 4 extended.
  • this shape curve may be formed, for example, trumpet-shaped, so that the diameter D, as shown in Figure 4 right top strongly schematized, to the two end faces 32, 34 of the small connecting rod eye 4 extended.
  • Figures 3, 5 and 6 other shape curves can be selected. In principle, the interpretation is done so that the Wear pattern and the preload compared to the conventional solution is significantly improved.
  • inventive design of the bushing receiving bore 8 is shown. It can be seen clearly that the inner circumferential surface of the inner cylinder 16 is formed substantially flat, cylindrical, without the above-described indentations are present. It can also be clearly seen that the outer cylinder 18 rests flat against the inner peripheral wall of the bushing receiving bore 8, in particular in the regions lying outside the dot-dash line closed annular cylinder section 21 of the bearing bush 8. The above-described cavities 28, 30 are almost completely eliminated or at least significantly reduced, so that the contact pattern and thus the holding force of the bearing bush 14 is improved over the conventional solutions without calibration. Of course, a calibration can be done in a subsequent operation.
  • Figure 5 shows a diagram in which the Einpresshaltekraft F is shown on the receiving diameter D of the bushing receiving bore 8. It can be seen that even with decreasing receiving diameter, the Einpresshaltekraft F increases linearly - then there are no deformations on the inner cylinder 20 of the bearing bush 14 can be seen. Such a behavior is not feasible in a conventional concept with cylindrical bushing bore. As already explained at the beginning, the test can be done as described above
  • Cavities are present or not, for example, tomographically, wherein a measuring machine can be used or can also find a handset with a special probe use. Of course, other measuring methods for detecting any existing cavities can be used.
  • the bush receiving bore 8 is formed with a trumpet-shaped in the axial direction variable diameter.
  • Figure 6 shows a variant with a radially variable bushing receiving bore (mold bore) 8 in the small connecting rod 4.
  • the peripheral surface is designed approximately as a 3-leaf clover.
  • the bushing receiving bore 8 is widened approximately kidney-shaped in three regions distributed around the circumference, so that a kind of trefoil structure is formed in the represented cross-section.
  • Such a profile bore profile gives the small connecting rod eye a particular torsional stability.
  • This shape can theoretically also be formed trumpet-shaped in the axial direction, in which case a circular cross-section can be formed in the middle region.
  • This central, circular region is identified by the reference numeral 38.
  • the cylindrical bushing receiving bore 8 known from the prior art is shown, in such a cylindrical bushing receiving bore the diameter U1 is constant over the axial length Z.
  • Profiles according to the invention are preferred, as shown in FIG. 7 under 2), 3) and 4).
  • This profile preferably remains constant over the entire axial length Z, but may also vary as indicated.
  • the axially variable profiles for example a convex or concave trumpet shape, in which the diameter U1 is a function of the axial length Z.
  • other geometries are feasible, such as a
  • Screw geometry in which the diameter is both axially variable and radially variable. This diameter U1 is dependent on the axial length Z, the angle of rotation C1 and a constant a ° in the manner shown in FIG. The geometric functions are shown in FIG.
  • FIGS. 8 and 9 show a radially adjustable fine boring head 40 with which such geometries of the bushing receiving bore 8 can be produced.
  • the basic structure of this fine boring head 40 is shown in the applicant's WO 2013/01 1027 A1.
  • Figure 8 shows a schematic diagram of such a radially adjustable fine boring head 40, in which a tool cutting edge 42 via a piezoelectric actuator 44 in U1 direction, d. h., is adjustable in the radial direction.
  • the fine boring head 40 is held on a spindle 46, via which the tool cutting edge 42 is rotatable about the rotation axis C1.
  • the tool cutting edge 42 can also in the axial direction, d.
  • Figure 9 shows a section along the line A-A. It can be seen in this illustration, a portion of the piezoelectric actuator 44, in which a tool slide 48 carrying the tool cutting edge 48 by means of the piezoelectric actuator 44 in the radial direction (U1) is adjustable. Indicated in FIG. 9 is still a tool holder 50, which is connected to the carriage 48 and carries the tool cutting edge 42. For further details, reference is made to the aforementioned WO 2013/01 1027 A1.
  • the radial adjustment can be adjusted with high dynamics as a function of the feed Z and the rotation angle C1, the structure having optimum rigidity. points, so that even at high cutting speeds a sufficient precision is ensured.
  • a piezo fine boring head 40 can by
  • a phase-locked contour can be formed.
  • achsvariablen forms such as the concave or convex
  • a bearing assembly and a method for producing such a bearing arrangement, in which a bearing bush is pressed into a bushing bore of a bearing eye.
  • the socket receiving bore is formed as a form bore to improve the contact pattern and to ensure optimum preload.

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Abstract

Offenbart sind eine Lageranordnung und ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Lageranordnung, bei denen eine Lagerbuchse in eine Buchsenaufnahmebohrung eines Lagerauges eingepresst wird. Die Buchsenaufnahmebohrung ist als Formbohrung ausgebildet, um das Tragbild zu verbessern und eine optimale Vorspan- nung zu gewährleisten.

Description

Beschreibung
Lageranordnung und Verfahren zum Herstellen einer Lageranordnung Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit einem Lagerauge und einer einge- pressten Lagerbuchse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Lageranordnung.
Eine derartige Lageranordnung bzw. ein derartiges Verfahren sind in der
WO 2012/130738 A1 der Anmelderin offenbart. Die Lageranordnung kann beispielsweise als kleines Pleuelauge eines Pleuels eines Verbrennungsmotors ausgebildet sein. Zur Gewichtsoptimierung und zur Aufnahme der über den Kolben eingebrachten Kräfte kann das kleine Pleuelauge in Stangenrichtung trapezförmig, als Stufenform oder korbhenkelformig ausgebildet sein. Allgemein gesprochen, ist bei derartigen Pleueln die Axiallänge der Lagerbuchse stangenseitig größer als in dem von der Kolbenstange abgewandten Bereich.
Wie eingangs erläutert, werden zylindrische Lagerbuchsen mit Stoß, Clinch oder als kompletter Ring ausgebildet und können ohne technische Probleme eingepresst werden, wobei teilweise ein Nachkalibrieren erfolgt, damit die Buchsen gleichmäßiger am kleinen Pleuelauge eines Pleuels anliegen. Bei Pkw-Pleuel werden die Buchsen oft zunächst zylindrisch eingepresst und danach wird ein Trapez oder eine Formkurve angefräst. Bei Lkw-Pleuel werden stabile Formbuchsen meistens mit Clinch oder als geschlossener Ring eingesetzt.
Die herkömmlichen, stufen- oder korbhenkelformig und mit Stoß ausgeführten Lagerbuchsen in low cost Ausführung weichen teilweise stark ab von der idealen Zylinderform, sind dann aber stabil und unförmig. Wie in der WO 2012/130738 A1 beschrieben, kann nach dem Einpressen ein
Kalibrieren mittels eines Kalibrierdorns erfolgen, um die Innenumfangswandung/den Innenzylinder der Lagerbuchse auf Maß zu bringen. Es zeigte sich, dass nach dem Einpressen die Lagerbuchsen insbesondere stangenseitig nicht flächig an der Umfangs- wandung der Buchsenaufnahmebohrung anliegen, sondern dass insbesondere seitlich des geschlossenen Ringzylinderabschnitts der Lagerbuchse Hohlräume zwischen der Innenumfangswandung der Buchsenaufnahmebohrung und der Außenumfangswan- dung/dem Außenzylinder der Lagerbuchse entstehen. Diese Hohlräume verschlechtern die Verankerung der Lagerbuchse und sind daher zu vermeiden.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung und ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Lageranordnung zu schaffen, bei denen das Entstehen derartiger Hohlräume minimiert ist.
Diese Aufgabe wird im Hinblick auf die Lageranordnung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und im Hinblick auf das Verfahren durch die Merkmalskombination des nebengeordneten Patentanspruchs 7 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Lageranordnung mit einem Lagerauge versehen, in dem eine Buchsenaufnahmebohrung ausgebildet ist. In diese wird eine Lagerbuchse einge- presst, wobei die Buchsenaufnahmebohrung erfindungsgemäß als Formbohrung, d. h. nicht als zylindrische Bohrung, ausgebildet ist. Die Kontur der Formbohrung ist derart gewählt, dass nach dem Einpressen die Lagerbuchse mit ihrer Außenumfangswandung im Vergleich zu einer zylindrischen Bohrung mit größerem Flächenanteil und optimaler Vorspannung an der Umfangswandung der Buchsenaufnahmebohrung anliegt.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Buchsenaufnahmebohrung mit achs- und/oder radialvariablem Durchmesser kann zum Einen eine optimale Anlage der Lagerbuchse an die Umfangsfläche der Buchsenaufnahmebohrung gewährleistet werden. Zum Anderen ist sichergestellt, dass die Lagerbuchse 14 mit einer vorbestimmten optimalen Vorspannung in der Buchsenaufnahmebohrung 8 aufgenommen wird.
Entsprechend ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer La- geranordnung vorgesehen, diese Formbohrung mit in Axialrichtung und/oder in Radialrichtung des Lagerauges variierendem Durchmesser auszubilden. Die Formbohrung kann trompetenförmig, d. h. zu den Stirnseiten des Lagerauges sich öffnend oder schließend, ausgebildet sein. Dementsprechend ist die Trompetenform konvex oder konkav ausgebildet. Alternativ kann die Formbohrung auch in sonstiger Form achsvariabel, das heißt in Lageraugenachsrichtung gesehen mit veränder- liehen Durchmessern oder radial variabel, das heißt in Radialrichtung gesehen veränderlichen Durchmesser ausgeführt sein. Als Beispiel für eine radialvariable Ausgestaltung wird ein Profil genannt, das einen 3- oder 4-blättrigen Kleeblatt ähnelt.
Durch eine derartige radiusvariable Ausgestaltung der Buchsenaufnahmebohrung 8 kann eine entsprechend geformte Lagerbuchse orientiert und verdrehsicher aufgenommen werden, wobei durch die geeignete Formgebung eine vollflächige Anlage des Außenumfangs der Lagerbuchse 14 an die Innenumfangsfläche der Buchsenaufnahmebohrung 8 gewährleistet werden. Realisierbar ist auch eine Schraubenform, bei der Durchmesser sowohl in Axialrichtung als auch in Radialrichtung variiert wird. Derartige Formbohrungen können beispielsweise zur Erhöhung der Torsionsstabilität gewählt werden.
Die Kontur der Formbohrung ist vorzugsweise auch so gewählt, dass nach dem Einpressen der Lagerbuchse deren Innenumfangswandung im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist. Dies ist ein Unterschied zu herkömmlichen Lösungen, bei denen die Lagerbuchse in eine zylindrische Buchsenaufnahmebohrung eingesetzt wird - beim Einpressen ergibt sich darin ein Innenzylinder der Lagerbuchse, der außerhalb des geschlossenen Ringzylinderabschnittes ausgewölbt ist. Die Anmelderin behält sich vor, auf das oben genannte Merkmal einen unabhängigen Anspruch zu richten.
Das Lagerauge kann beispielsweise in Korbhenkelform, trapezförmig oder in Stufenform ausgebildet sein. Bei derartigen Lageraugen mit variierender Axiallänge, wobei vorzugsweise die Axiallänge stangenseitig größer als im davon abgewandten Bereich ist, wird die Formkurve so gewählt, dass die Anlage seitlich des geschlossenen Ringzylinderabschnitts der Lagerbuchse verbessert ist. Die Erfindung kann beispielsweise bei der Bearbeitung eines kleinen Pleuelauges verwendet werden.
Die Formbohrung kann über eine definierte Schneide oder ein Aussteuerwerkzeug mit Schneidenkompensation bearbeitet werden.
Die Überprüfung, ob der Buchsensitz erfindungsgemäß optimiert ist, kann über eine Tomografie oder auf sonstige Weise erfolgen. Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 Ansichten eines Pleuels mit einem in Korbhenkelform ausgebildeten kleinen Pleuelauge;
Figur 2 eine dreidimensionale Darstellung eines kleinen Pleuelauges in
Korbhenkelform;
Figur 3 den Verlauf der Kontur einer Innenumfangswandung und einer Außenum- fangswandung einer Lagerbuchse bei einer herkömmlichen Lageranordnung;
Figur 4 eine Figur 3 entsprechende Darstellung einer erfindungsgemäßen
Lageranordnung;
Figur 5 eine grafische Darstellung der Einpresshaltekraft in Abhängigkeit vom Durchmesser der Buchsenaufnahmebohrung;
Figur 6 eine Variante eines kleinen Pleuelauges mit kleeblattförmiger Buchsenauf- nahmebohrung;
Figur 7 mögliche Varianten von Geometrien für Buchsenaufnahmebohrungen;
Figur 8 eine Prinzipdarstellung eines Ausdrehkopfs zum Bearbeiten von Buchsenaufnahmebohrungen mit den Profilen gemäß Figur 6 und
Figur 9 einen Schnitt entlang der Linie A-A durch den Ausdrehkopf gemäß Figur 8.
Figur 1 zeigt eine Draufsicht eines Pleuels 1 in Korbhenkelbauweise. In Figur 1 links ist ein Schnitt entlang der Linie A-A dargestellt. Demgemäß hat das Pleuel 1 ein großes Pleuelauge 2 und ein kleines Pleuelauge 4, die über eine Pleuelstange 6 ver- bunden sind. Inn kleinen Pleuelauge 4 ist eine Buchsenaufnahmebohrung 8 zur Aufnahme einer Lagerbuchse ausgebildet. Wie aus dem Schnitt A-A entnehmbar, ist die kolbenstangenseitige Axiallänge des kleinen Pleuelauges 4 bzw. der Buchsenaufnahmebohrung 8 größer als die Axiallänge in dem von der Kolbenstange 6 entfernten Bereich (oben in Figur 1 ). Der kolbenstangenseitige Umfangsbereich der Buchsenaufnahmebohrung 8 ist in Figur 1 mit dem Bezugszeichen 10 versehen. Der Übergang zu dem schmaleren, oben liegenden Umfangsabschnitt 12 ist verrundet.
Prinzipiell kann auch eine sonstige Stufenform oder eine Trapezform ausgebildet sein, durch die das kleine Pleuelauge 4 in der Darstellung gemäß Figur 1 nach oben hin verjüngt ist.
Gemäß der Darstellung in Figur 2 wird in das kleine Pleuelauge 4 eine Lagerbuchse 14 eingepresst.
Man erkennt in dieser Darstellung die Lagerbuchse 14, die in die
Buchenaufnahmebohrung 8 des kleinen Pleuelauges 1 eingesetzt ist. Dieses hat die oben beschriebene Korbhenkelform. Die Lagerbuchse 14 ist mit einer entsprechenden Axiallängenvariation ausgeführt, so dass die Lagerbuchse 14 vollflächig an die Innen- umfangswandungskontur der Buchsenaufnahmebohrung angepasst ist.
Figur 3 zeigt eine stark schematisierte Darstellung, in der die Konturen der Innenumfangswandung (Innenzylinder 16) und der Außenumfangswandung
(Außenzylinder 18) der eingepressten Lagerbuchse 14 bei einer nicht erfindungsge- mäßen Lageranordnung gezeigt sind. Bei dieser ist die Buchsenaufnahmebohrung 8 zylindrisch ausgebildet.
Im Auslieferungszustand ist der Teil der Lagerbuchse 14 mit größerer Axiallänge häufig sattelförmig oder konvex eingewölbt, so dass die zu den Stirnkanten benach- barten Umfangsbereiche höher liegen als die dazwischen liegenden Umfangsbereiche. Beim axialen Einpressen einer derartigen Buchse kommt es zu einem sogenannten Radiergummieffekt, wobei die höher liegenden Bereiche mit einer größeren Reibung und dementsprechend größerem Verschleiß beaufschlagt sind. In Figur 3 unten liegend ist der kolbenstangenseitige Umfangsabschnitt 10 der Buchsenaufnahmebohrung 8 in erster Näherung rechteckförmig eingezeichnet. Die Kolbenstange 6 liegt dann entsprechend darunter. Oben liegend in der Darstellung ge- maß Figur 2 ist die Lagerbuchse 14 mit dem dann sichtbaren Innenzylinder 16, wobei die Lagerbuchse 14 parallel zur Zeichenebene geschnitten ist, so dass eine Schnittkante 20 des Innenzylinders 16 und die entsprechende Schnittkante 22 des Außenzylinders 18 sichtbar ist. Beim Einpressen der vorbeschriebenen Lagerbuchse 14 wölbt sich dann der Innenzylinder 16 in den zu den Stirnkanten benachbarten seitlichen - Bereichen 24, 26 der Lagerbuchse 14 nach innen, in das Pleuelauge 4 hinein. Der zwischen diesen eingewölbten Bereichen 24, 26 liegende Bereich ist dementsprechend nach innen konkav verlaufend ausgebildet. Die Lauffläche der Lagerbuchse 14 ist mit dem Bezugszeichen 19 gekennzeichnet. In entsprechender Weise wird der Außenzylinder 18 eingewölbt, so dass zwischen diesem Außenzylinder 18 und der Innenumfangswandung der angedeuteten
Buchsenaufnahmebohrung 8 Hohlräume 28, 30 entstehen, so dass die Anlage der Lagerbuchse 14 an die Umfangswandung der Buchsenaufnahmebohrung 8 zumindest im Bereich des Umfangsabschnitts 10 nicht oder nur teilweise erfolgt und somit die Haltekraft und die Vorspannung für die Lagerbuchse 14 verringert ist.
Diese Hohlräume 28, 30 sind bei stufenförmigen oder korbhenkelförmigen Pleueln insbesondere stangenseitig außerhalb des geschlossenen Ringzylinderabschnitts 21 , das heißt in den in Axialrichtung verlängerten Bereichen des Umfangsabschnitts 10 ausgebildet. Dementsprechend ist das Tragbild einer derartigen herkömmlichen
Lageranordnung unzureichend.
Erfindungsgemäß wird die Buchsenaufnahmebohrung 4 nicht zylindrisch, sondern als Formkurve ausgebildet, wobei diese Formkurve beispielsweise trompetenförmig ausgebildet sein kann, so dass sich der Durchmesser D, wie in der Figur 4 rechts oben stark schematisiert angedeutet, zu den beiden Stirnseiten 32, 34 des kleinen Pleuelauges 4 hin erweitert. Selbstverständlich können gemäß den Figuren 3, 5 und 6 auch andere Formkurven ausgewählt werden. Prinzipiell erfolgt die Auslegung so, dass das Tragbild und die Vorspannung gegenüber der herkömmlichen Lösung deutlich verbessert wird.
Dies erkennt man an der Darstellung in Figur 4, in der der Verlauf des Innenzylin- ders 16 und des Außenzylinders 18 mit den Schnittkanten 20, 22 bei einer
erfindungsgemäßen Ausbildung der Buchsenaufnahmebohrung 8 dargestellt ist. Man erkennt deutlich, dass die Innenumfangsfläche des Innenzylinders 16 im Wesentlichen eben, zylinderförmig ausgebildet wird, ohne dass die vorbeschriebenen Einwölbungen vorhanden sind. Auch deutlich zu sehen ist, dass der Außenzylinder 18 insbesondere auch in den außerhalb des strichpunktiert angedeuteten, geschlossenen Ringzylinderabschnitts 21 der Lagerbuchse 8 liegenden Bereichen flächig an der Innenumfangswan- dung der Buchsenaufnahmebohrung 8 anliegt. Die vorbeschriebenen Hohlräume 28, 30 sind nahezu vollständig beseitigt oder zumindest deutlich verkleinert, so dass das Tragbild und somit auch die Haltekraft der Lagerbuchse 14 gegenüber den herkömmlichen Lösungen auch ohne Kalibrieren verbessert ist. Selbstverständlich kann ein Kalibrieren in einem folgenden Arbeitsgang erfolgen.
Figur 5 zeigt ein Diagramm, in dem die Einpresshaltekraft F über dem Aufnahmedurchmesser D der Buchsenaufnahmebohrung 8 dargestellt ist. Man erkennt, dass auch mit sich verringerndem Aufnahmedurchmesser die Einpresshaltekraft F linear ansteigt - es sind dann keinerlei Verformungen am Innenzylinder 20 der Lagerbuchse 14 erkennbar. Ein derartiges Verhalten ist bei einem herkömmlichen Konzept mit zylinderförmiger Buchsenaufnahmebohrung nicht realisierbar. Wie bereits eingangs erläutert, kann die Prüfung, ob die eingangs geschilderten
Hohlräume vorliegen oder nicht, beispielsweise tomografisch erfolgen, wobei eine Messmaschine verwendet werden kann oder aber auch ein Handgerät mit einem Sondermesskopf Verwendung finden kann. Selbstverständlich sind auch andere Messverfahren zur Detektion eventuell vorhandener Hohlräume einsetzbar.
Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Buchsenaufnahmebohrung 8 mit einem in Axialrichtung variablen Durchmesser trompetenförmig ausgebildet. Figur 6 zeigt eine Variante mit einer radialvariablen Buchsenaufnahmebohrung (Formbohrung) 8 im kleinen Pleuelauge 4. Dabei ist die Umfangsfläche in etwa als 3- blättriges Kleeblatt ausgeführt. Mit anderen Worten gesagt, ausgehend von dem ge- strichelt dargestellten Grundkreis 36 wird die Buchsenaufnahmebohrung 8 in drei am Umfang verteilten Bereichen etwa nierenformig erweitert, so dass sich im dargestellten Querschnitt eine Art Kleeblattstruktur ausbildet. Ein derartiges Formbohrungsprofil verleiht dem kleinen Pleuelauge eine besondere Torsionsstabilität. Auch diese Form kann theoretisch zusätzlich in Axialrichtung trompetenförmig ausgebildet sein, wobei dann durchaus im mittleren Bereich ein Kreisquerschnitt ausgebildet werden kann. Dieser mittlere, kreisförmige Bereich ist mit den Bezugszeichen 38 gekennzeichnet. Durch eine derartige Formgebung erfolgt eine Vorspannungsanpassung der
Presspaarung Lagerbuchse/kleines Pleuelauge, so dass eine vollflächige Anlage der Lagerbuchse 14 gewährleistet ist.
In dem Diagramm gemäß Figur 8 sind einige Varianten für eine Formgebung der Buchsenaufnahmebohrung 8 dargestellt.
Zum Einen ist die aus dem Stand der Technik bekannte zylinderförmige Buchsenaufnahmebohrung 8 dargestellt, bei einer derartigen zylinderförmigen Buchsenaufnahmebohrung ist der Durchmesser U1 über die Axiallänge Z konstant. Erfindungsge- mäß bevorzugt werden Profile, wie sie in Figur 7 unter 2), 3) und 4) dargestellt ist. Bei einem Kleeblattprofil oder einem auf sonstige Weise ausgebildeten radiusvariablen Profil lässt sich der Durchmesser mit der Gleichung U1 = f(C1 x f [0° - 360°]) beschreiben, wobei sich der Radius U1 in Abhängigkeit vom Drehwinkel C1 ändert. Dieses Profil bleibt vorzugsweise über die gesamte Axiallänge Z konstant, kann jedoch auch - wie angedeutet variieren. Ebenfalls in Figur 7 dargestellt sind die achsvariablen Profile, beispielsweise eine konvexe oder konkave Trompetenform, bei der der Durchmesser U1 eine Funktion der Axiallänge Z ist. Machbar sind selbstverständlich auch andere Geometrien, wie beispielsweise eine
Schraubengeometrie, bei der der Durchmesser sowohl achsvariabel als auch radialvariabel ausgestaltet ist. Dieser Durchmesser U1 ist in der in Figur 7 dargestellten Weise abhängig von der Axiallänge Z, dem Drehwinkel C1 und einer Konstanten a°. Die geometrischen Funktionen sind in Figur 7 wiedergegeben.
Selbstverständlich sind auch andere Geometrien und Mischformen der vorgestellten Geometrien einsetzbar. Die Figuren 8 und 9 zeigen einen radial verstellbaren Feinbohrkopf 40, mit dem derartige Geometrien der Buchsenaufnahmebohrung 8 herstellbar ist. Der Grundaufbau dieses Feinbohrkopfs 40 ist in der WO 2013/01 1027 A1 der Anmelderin gezeigt. Figur 8 zeigt eine Prinzipdarstellung eines derartigen radial verstellbaren Feinbohrkopfs 40, bei dem eine Werkzeugschneide 42 über einen Piezoaktor 44 in U1 -Richtung, d. h., in ra- dialer Richtung verstellbar ist. Der Feinbohrkopf 40 ist an einer Spindel 46 gehalten, über die die Werkzeugschneide 42 um die Rotationsachse C1 drehbar ist. Die Werkzeugschneide 42 kann zudem in Axialrichtung, d. h., in Z-Richtung verstellt werden, um die in Figur 7 dargestellten Geometrien oder sonstige Formbohrungen auszubilden. Figur 9 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A. Man erkennt in dieser Darstellung einen Teil des Piezoaktors 44, bei dem ein die Werkzeugschneide 42 tragender Werkzeugschieber 48 mittels des Piezoaktors 44 in Radialrichtung (U1 ) verstellbar ist. Angedeutet in Figur 9 ist noch ein Werkzeughalter 50, der mit dem Schlitten 48 verbunden ist und die Werkzeugschneide 42 trägt. Hinsichtlich weiterer Einzelheiten wird auf die vorgenannte WO 2013/01 1027 A1 hingewiesen.
Die Radialverstellung lässt sich in Abhängigkeit vom Vorschub Z und vom Drehwinkel C1 mit hoher Dynamik verstellen, wobei der Aufbau eine optimale Steifigkeit auf- weist, so dass auch bei hohen Schnittgeschwindigkeiten eine hinreichende Präzision gewährleistet ist. Mit einem derartigen Piezo-Feinbohrkopf 40 kann durch
entsprechende Ansteuerung über einen Controller entsprechend der Winkelposition C1 (erfassbar über einen Drehgeber der Spindel 46) mit Vorsteuerung von Beschleunigung oder Geschwindigkeit (a, v) eine phasenstarre Kontur ausgebildet werden. Bei achsvariablen Formen, wie beispielsweise den konkaven oder konvexen
Trompetenstrukturen erfolgt die Ansteuerung in Abhängigkeit vom Vorschub in Z- Richtung. Anstelle eines derartigen Piezo-Feinbohrkopfs kann auch ein Membrankippkopf verwendet werden, wie er in der DE 10 2007 017 800 A1 gezeigt ist.
Offenbart sind eine Lageranordnung und ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Lageranordnung, bei denen eine Lagerbuchse in eine Buchsenaufnahme- bohrung eines Lagerauges eingepresst wird. Die Buchsenaufnahmebohrung ist als Formbohrung ausgebildet, um das Tragbild zu verbessern und eine optimale Vorspannung zu gewährleisten.
Bezugszeichenliste:
1 Pleuel
2 großes Pleuelauge
4 kleines Pleuelauge
6 Kolbenstange
8 Buchsenaufnahmebohrung
10 kolbenstangenseitiger Umfangsabschnitt
12 oben liegender Umfangsabschnitt
14 Lagerbuchse
16 Innenzylinder
18 Außenzylinder
19 Lagerfläche
20 Schnittkante
22 Schnittkante
24 Bereich
26 Bereich
28 Hohlraum
30 Hohlraum
32 Stirnseite
34 Stirnseite
36 Grundkreis
38 mittlerer Bereich
40 Feinbohrkopf
42 Werkzeugschneide
44 Piezoaktor
46 Spindel
48 Schlitten
50 Werkzeughalter

Claims

Patentansprüche
1 . Lageranordnung mit einem Lagerauge, in dem eine Buchsenaufnahmebohrung (8) ausgebildet ist, in die eine Lagerbuchse (14) eingepresst ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchsenaufnahmebohrung (8) als Formbohrung mit achs- und/oder radialvariablem Durchmesser (D) derart ausgebildet ist, dass nach dem Einpressen der Lagerbuchse (14) diese mit ihrer Außenumfangswandung im Vergleich zu einer zylindrischen Buchsenaufnahmebohrung (8) mit größeren Flächenanteilen an der Umfangswandung der Buchsenaufnahmebohrung (8) anliegt.
2. Lageranordnung nach Patentanspruch 1 , wobei die Buchsenaufnahmebohrung (8) in Axialrichtung trompetenförmig ausgebildet ist.
3. Lageranordnung nach Patentanspruch 2, wobei die Buchsenaufnahmebohrung (8) kleeblatt- oder schraubenförmig ausgebildet ist.
4. Lageranordnung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Buchsenaufnahmebohrung (8) so ausgebildet ist, dass nach dem Einpressen der Lagerbuchse (2) deren Innenumfangswandung im Wesentlichen zylindrisch ist.
5. Lageranordnung nach einem der vorgehenden Patentansprüche, wobei das
Lagerauge mit entlang des Umfangs unterschiedlichen Axiallängen, beispielsweise in Trapez-, Stufen- oder Korbhenkelform ausgebildet ist, wobei die - Formbohrung derart gewählt ist, dass die Anlage insbesondere seitlich eines geschlossenen Ringzylinderabschnitts der Lagerbuchse (14) bzw. des Lagerauges verbessert ist.
6. Lageranordnung nach einem der vorgehenden Patentansprüche, wobei diese ein kleines Pleuelauge (4) eines Pleuels (1 ) ist.
7. Verfahren zur Herstellung einer Lageranordnung mit den Schritten:
- Bohren einer Buchsenaufnahmebohrung (4) in ein Lagerauge und
- Einpressen einer Lagerbuchse (2) in die Buchsenaufnahmebohrung (4), dadurch gekennzeichnet, dass
- die Buchsenaufnahmebohrung (4) als Formbohrung ausgebildet ist, deren Durchmesser (D) radius- oder achsvariabel variiert, um eine optimale Anlage und Vorspannung der Lagerbuchse (14) in der Buchsenaufnahmebohrung (8) zu gewährleisten.
8. Verfahren nach Patentanspruch 7, wobei die Formbohrung trompetenförmig mit sich zu Stirnseiten (14, 16) vergrößerndem oder verkleinerndem Durchmesser (D) oder kleeblattförmig oder schraubenförmig ausgebildet ist.
9. Verfahren nach Patentansprüchen 7 und 8, wobei zum Formbohren ein radial verstellbares Aussteuerwerkzeug mit Schneidenkompensation oder eine definierte Schneide verwendet wird.
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