DE2439096A1

DE2439096A1 - Lagerbuechse sowie verfahren und vorrichtung zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2439096A1
Application number: DE2439096A
Authority: DE
Inventors: William Craig Morrison
Original assignee: Glacier Metal Co Ltd
Current assignee: Federal Mogul Engineering Ltd
Priority date: 1973-08-15
Filing date: 1974-08-14
Publication date: 1975-02-27
Also published as: DE2439096C2; US4044441A; GB1441768A; JPS5072038A

Description

The Glacier Metal Company Limited, 368, Ealing Eoad, Alperton, Wembley, Middlesex, England

Lagerbüchse
sowie Verfahren und Vorrichtung zu ihrer Herstellung

Die Erfindung betrifft eine Lagerbüchse, die mit einer Verbindung in Umfangsrichtung durchgehend gemacht ist sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zu ihrer Herstellung, und beschäftigt sich insbesondere mit dem Problem der Herstellung von hochgenauen Lagerbüchsen aus einem in Bahn-, Platten-, Tafelform o.dgl. vorliegendem Material bei Anwendung von Massenproduktionsverfahren.

Bei einer gewöhnlichen hochgenauen Lagerbuchse können die zulässigen Toleranzen bei etwa 0,0127 mm für die Wanddicke, etwa 0,0254 mm für die Konzentrizität der Innen- und Außenflächen, und bei etwa 0,0127 mm für die Unrundheit liegen. Es ist möglich, Lagerbüchsen mit diesen Toleranzen durch maschinelles Bearbeiten aus dem Vollen herzustellen, jedoch ist dies ein teueres Verfahren.

Nach einem älteren Verfahren zum Herstellen von Lagerbüchsen aus einer ebenen Materialbahn, -platte oder -tafel o.dgl. wird nur ein Stück des derartig gestalteten Werkstoffs

509809/0354

2439Ό96

benutzt und zur Bildung der Lagerbuchse um 360° gebogen. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in der deutschen Gebrauchsmusterschrift 1 978 629 beschrieben. Jedoch liegt nur ein sehr kleiner Anteil der nach diesem Verfahren hergestellten Lagerbüchsen innerhalb so enger Toleranzen wie zuvor angegeben. Dieses Verfahren ist daher für die Massenherstellung hochgenauer Lagerbüchsen nicht geeignet.

Ein weiterer Nachteil bei älteren Verfahren liegt darin, daß die Umfangsrichtung der fertigen Lagerbüchse anfänglich in der Längsrichtung des streifenförmigen Ausgangsmaterials verläuft. Dies macht es notwendig, bei schmalerem Material längere Stücke zu verwenden als erforderlich wäre, wenn die Lagerbüchsen so hergestellt werden könnten, daß die Umfangsrichtung der fertigen Lagerbüchse in der Breite des Streifens verläuft. Bei der Herstellung beispielsweise von Lagerbüchsen mit einer axialen Länge von etwa 50 mm und einer Umfangslänge von etwa 300 mm wird ein Materialstreifen von etwa 300 mm Länge und etwa 50 mm Breite benötigt, anstelle eines Streifens von etwa 50 mm Länge und etwa 300 mm Breite, wenn die alternative Orientierung benutzt werden könnte. Da bei einem Streifenmaterial, das aus einer Stahlunterlage besteht, mit der eine Lagermaterialschicht verbunden ist, die Kosten pro Flächeneinheit des Materials mit kleiner werdender Streifenbreite ansteigen, führen die älteren Verfahren zu höheren Kosten als wenn die alternative Orientierung benutzt werden könnte. Selbst wenn das Verfahren zur Herstellung einer Lagerbüchse aus einem einzelnen Stück Streifenmaterial im Hinblick auf die Benutzung der alternativen Orientierung abgewandelt würde, bestünde dann eine Beschränkung hinsichtlich der Abmessungen der herstellbaren Lagerbüchse, da Streifenmaterial nicht mit unbegrenzter Breite hergestellt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerbuchse der eingangs genannten Gattung sowie ein Verfahren und eine

509809/0354

Vorrichtung zu schaffen, bei denen die vorerwähnten Nachteile des Standes der Technik vermieden sind.

Die Lösung der der Erfindung gestellten Aufgabe hat zu einem Verfahren zur Herstellung einer Lagerbuchse der eingangs genannten Gattung geführt, das sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß die Lagerbüchse aus einer Mehrzahl von Segmenten zusammengesetzt wird, die sich jeweils über einen Teil des Umfanges der Lagerbüchse erstrecken und längs ihrer einander benachbarten Kanten zur vollständigen Lagerbüchse miteinander verbunden werden.

In vielen Fällen kann die Lagerbuchse aus zwei ähnlichen halbzylindrischen Segmenten zusammengesetzt sein. Eine Vorrichtung zur Herstellung von halbzylindrischen Lagerschalen für geteilte Lager ist bereits bekannt. Sie eignet sich zur Herstellung von Segmenten für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach nur geringfügiger Abänderung. Bei Anwendung dieser Verfahren bestehen nur geringe Schwierigkeiten, die vorerwähnten Toleranzen einzuhalten, selbst bei Massenfertigung.

Die Segmente lassen sich durch Schweißen, vorzugsweise durch Elektronenstrahlschweißen, miteinander verbinden. Nach einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung sind die Außenkanten der aneinanderstoßenden Flächen der Segmente so angeschrägt oder angefast, daß sie vor dem Schweißvorgang an der Außenfläche der aneinandergefügten Segmente eine V-förmige Nut bilden. Bei Anwendung dieses Schweißverfahrens läßt sich sicherstellen, daß die Schweißnähte nicht aus der im wesentlichen zylindrischen Außenfläche der Lagerbüchse heraustreten, so daß keine maschinelle Fertigbearbeitung erforderlich ist. Der Schweißprozeß läßt sich außerdem mit hinreichender Genauigkeit beherrschen, so daß bei Segmenten, die aus einer Stahlunterlage mit einer Beschichtung aus Lagermaterial bestehen, die Schweißnähte nicht bis in das Lagermaterial vordringen. Auf diese Weise wird das Lagermaterial7 das im

509809/0354

allgemeinen einen niedrigeren Schmelzpunkt hat als die Unterlage, durch das Schweißen nicht beeinflußt.

Da die in Umfangsrichtung gemessene Länge jedes Segmentes nur einen Bruchteil der Umfangslänge der Lagerbuchse ausmacht, gestattet das Verfahren die Herstellung von Lagerbüchsen großer Abmessungen aus Streifenmaterial von begrenzter Breite, selbst dann, wenn die Umfangsrichtung des Segmentes anfänglich in der Breite des Streifens verläuft.

Der Erfindungsgegenstand ergibt sich weiterhin aus den Ansprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Lagerbuchse in einer speziellen Ausbildungsform,

Fig. 2 eine Ansicht in Längsrichtung eines Teiles der zur Herstellung der in Fig. 1 dargestellten Lagerbüchse verwendeten Vorrichtung, und

Fig. 3 eine Seitenansicht des in Fig. 2 gezeigten Vorrichtungsteils .

Die in Fig. 1 dargestellte Lagerbüchse ist aus zwei halbzylindrieehen Bücheen&i&lften oder Halbbifccfesen 10 und 11 zusammengesetzt, die durch Elektronenstrahlschweißen miteinander verbunden sind. Jede Halbbüchse besteht aus einer Unterlage 15 aus einem mechanisch festen metallischen Wei stoff, wie z.B. Stahl, einer an der konkaven Fläche der Unterlage aufgebrachte Schicht 16 aus einem Lagermaterial, und aus einer an der Oberfläche des Lagermaterials aufgetragenen dünnen Auflage 17. Die Halbbüchsen 10 und 11 sind

509809/0354

2439036

durch Pressen aus einer ebenen Bahn, Platte, fafel o.dgl. aus Unterlagen-Material erhalten, an der vor -dem Pressen die Schicht 16 aus Lagermaterial und der Auftrag 17 aufgetragen wurden. Da die Halbbüchsen den halbzylindrischen Lagerschalen für geteilte Lager sehr ähnlich sind» wird auf eine ins einzelne gehende Beschreibung ihrer Herstellung verzichtet. Eine Ausbildungsform einer Vorrichtung, die sich nach nur geringfügigen Abänderungen zur Herstellung der Halbbüchsen verwenden läßt, ist in der deutschen Patentanmeldung P 22 35933*7 beschrieben. Diese vermag halbzylindrische Lagerschalen aus einem endlosen Materialstreifen herzustellen, der in seiner Breite der Umfangslänge der Lagerschale entspricht, während die für jede Lagerschale erforderliche Streifenlänge der axialen Länge der Lagerschale entspricht. Der Hauptunterschied zwischen den Halbbüchsen 10 und 11 und einer herkömmlichen Lagerhalbschale besteht darin, daß die Halbbüchsen im unbelasteten Zustand exakt halbzylindrisch sein müssen, während die Formgebung einer Lagerhalbschale so gewählt ist, daß diese nur dann exakt halbzylindrisch ist, wenn sie in ein halbzylindrisches Gehäuse eingeschoben ist.

Jede Halbbüchse weist entlang jener Kanten, die miteinander verschweißt werden sollen, kleine Anschrägungen oder Fasen 13 und 14 auf, so daß, sobald die Halbbüchsen für die Schweißoperation aneinandergelegt oder -gefügt sind, eine nach der konvexen Seite der Lagerbüchse offene V-Nut gebildet ist. Die Anschrägung ist auf die Unterlage 15 beschränkt, so daß sich die Nut nicht bis in die Schicht 16 erstreckt. Das Elektronenstrahlschweißen erfolgt von der konvexen Seite der Lagerbüchse her. Das während des Schweißens niedergeschlagene Metall füllt die Nuten zwischen den Halbbüchsen zum Teil aus, tritt jedoch nicht aus der konvexen Oberfläche der Lagerbüchse heraus. Die Schweißnaht dringt nicht bis zur radial innenliegenden Fläche der Unterlage 15 vor. Die Lagermaterialschichten 16 werden daher durch den Schweißvorgang nicht gestört oder beeinflußt.

50980 9/035 4

In Pig. 2 und 3 ist ein Teil der zum Aneinanderschweißen der Halbbüchsen 10 und 11 verwendeten Vorrichtung dargestellt. Die Vorrichtung weist ein Gestell 21 auf, das in eine obere und eine untere Hälfte unterteilt ist. Die Gestellhälften sind mit Bolzen 24 aneinander befestigbar. In der unteren Gestellhälfte ist mit Stützen 23 starr eine Wanne 20 abgestützt, deren Innenfläche in Anpassung an den Radius der Außenfläche der Halbbüchsen 10 und 11 gekrümmt ist und sich über einen Bogen von ungefähr 120° erstreckt. Die obere Hälfte des Gestells 21 trägt eine ähnliche Wanne 19» jedoch in umgedrehter Anordnung. Die Wanne 19 ist mit dem Gestell 21 über Schrauben 22 verbunden.

Die Arbeitsweise ist wie folgt:

Eine oder mehrere Halbbüchsen werden in der Wanne 20 aufgenommen und so angeordnet, daß sie zu einer senkrechten Ebene durch die Krümmungsachse der Wanne symmetrisch liegen. Beim gezeigten Beispiel sind in der Wanne 20 der Vorrichtung fünf Halbbüchsen in Längsrichtung hintereinander aufgenommen. Sodann wird in die Halbbüchsen ein Dorn 18 eingelegt, dessen Durchmesser gleich oder sehr wenig kleiner ist als der Innendurchmesser der fertigen Lagerbüchsen. Sodann werden über den Dorn 18 weitere Halbbüchsen aufgelegt, wobei darauf geachtet wird, daß jede dieser Halbbüchsen in Längsrichtung die gleiche Stellung am Dorn einnimmt wie die ihr entsprechende der in der Wanne 20 angeordneten Halbbüchsen. Sodann wird die obere Hälfte des Gestells 21 in Stellung gebracht und verschraubt, und die Wanne 19 mit Hilfe der Schrauben 22 abgesenkt, um die Halbbüchsen und den Dorn 18 zusammenzupressen. Das Aggregat wird dann in eine (nicht gezeichnete) Unterdruckkammer gestellt, die sodann abgedichtet und evakuiert wird. Sodann erfolgt das Aneinanderschweißen der Halbbüchsen 10 und 11 längs ihrer angefaeten Kanten 13 und 14 mit Hilfe eines (nicht gezeichneten) Elektronenstrahl-Schweißkopfes je Sei'te des Gestells 21.

509809/0354 ^/7

Dort wo, wie im vorliegenden Falle, mehr als ein Paar Halbbüchsen in einer einzigen Aufspannung der Vorrichtung aneinandergeschweißt werden, und wo die verschiedenen Halbbüchsen-Paare mit geringem Zwischenabstand in Längsrichtung angeordnet sind, können die Schweißnähte zwischen den Halbbüchsen nahe der Enden 12 jeder Büchse unterbrochen werden, um mit Sicherheit zu verhindern, daß nicht eine Lagerbuchse mit der ihr benachbarten verschweißt wird.

Das Gestell 21 kann dann aus der Unterdruckkammer herausgenommen und die Lagerbüchsen aus der Vorrichtung entnommen werden. Um die Herausnahme des Dorns 18 aus den Lagerbüchsen zu erleichtern, kann dieser als verkleinerbarer Dorn ausgebildet sein. Um die Lagerbüchsen auf die geforderten Toleranzen fertigzubearbeiten, ist dann ein weiteres maschinelles Bearbeiten nur in geringem Umfange oder überhaupt nicht erforderlich.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehende Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen dieses Grundgedankens in vielfältiger Weise abwandelbar.

/Ansprüche 509809/0354

Claims

1Ä--45 366 ANSPRÜCHE

λ.) Verfahren zur Herstellung einer Lagerbüchse, durch das die Lagerbüchse in Umfangsrichtung mit einer Verbindung durchgehend gemacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbüchse aus einer Mehrzahl von Segmenten (10,11) zusammengesetzt wird, die sich jeweils über einen Teil des Umfanges der Lagerbüchse erstrecken und längs ihrer einander benachbarten Kanten (13»14) zur vollständigen Lagerbüchse miteinander verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbüchse aus zwei einander ähnlichen halbzylindrischen Segmenten (10,11) zusammengesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichn et, daß die Segmente (10,11) durch Schweißen miteinander verbunden werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Schweißen nach dem Elektronenstrahl-Verfahren durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkanten'dir aneinanderstoßenden Flächen einander benachbarter Segmente (10,11) vor dem Schweißen zur Bildung einer Nut angeschrägt werden.

/2 509809/0354

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Schweißnähte aus den Nuten nicht hervortreten.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, in Verbindung mit einer Lagerbüchse, die aus einer mechanisch festen Unterlage und einer an dieser angebrachten Schicht aus Lagermaterial besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermaterialschicht (16,17) auf die Unterlage (15) aufgetragen wird, bevor die Segmente (10,11) miteinander verbunden werden.

8. Verfahren nach Anspruch 3 und 7, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Schweißnähte nicht bis in die Lagermaterialschicht (16,17) vordringen.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Segment (10,11) durch Pressen aus einer ebenen Bahn, Platte, Tafel o.dgl. geformt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7 und 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermaterialschicht (16,17) vor der Preßoperation auf die ebene Bahn, Platte, Tafel o.dgl. aufgetragen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die ebene Bahn, Platte, Tafel o.dgl. die Gestalt eines langen Streifens hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßoperation so vorgenommen wird, daß die Umfangsrichtung jedes Segmentes (10,11) anfänglich in der Breite des Streifens verläuft.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Segmenten (10,11) so abgestützt wird, daß diese eine Mehrzahl von

509809/0354

in Längsrichtung hintereinander liegenden Lagerbüchsen bilden, und daß die Segmente (10,11), außer entlang den Stirnflächen der Büchsen, in einem einzigen Arbeitsgang miteinander verbunden werden.

13. Verfahren nach Anspruch 2, 3 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen einander benachbarten Lagerbüchsen (10,11) sich miteinander decken, und daß die Schweißnähte an jedem Ende (12) jeder Lagerbüchse unterbrochen werden.

Η. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß zum Bilden einer Lagerbüchse eine Mehrzahl von Segmenten (10,11) an Teilen (18,19,20) abstützbar und mit zweckdienlichen Einrichtungen miteinander verbindbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zu den abstützenden Teilen (18,19,20) zwei Wannen (19,20) gehören, die jeweils eine an die Außenfläche eines halbzylindrischen Segmentes (10,11) angepaßte konkave Fläche aufweisen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch g e k e η η zeichnet, daß zu den abstützenden Teilen (18,19,20) ein Dorn (18) gehört, dessen Durchmesser der Bohrung der Lagerbüchse (10,11) entspricht.

17. Lagerbüchse, die mit einer Verbindung in Umfangsrichtung durchgehend gemacht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbüchse aus einer Mehrzahl von Segmenten (10,11) zusammengesetzt ist, die sich jeweils über einen Teil des Umfanges der Lagerbüchse erstrecken und längs ihrer einander benachbarten Kanten (13»14) miteinander verbunden sind.'

509809/0354

18. Lagerbüchse nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Segmenten (10,11) aus zwei einander ähnlichen halbzylindrischen Segmenten (10,11) besteht.

19. Lagerbüchse nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennze ichnet, daß die Segmente (10,11) durch Schweißen miteinander verbunden sind.

20. Lagerbüchse nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißnähte nicht Teil der äußeren Zylinderfläche der Lagerbüchse bilden.

509809/0354

Leerseite