Bruchtrennverfahren Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Bruchtrennverfahren zum Trennen eines ringförmigen Maschinenbauteils insbesondere eines Außenrings eines Wälzlagers.

Hintergrund der Erfindung

Bruchtrennverfahren sind für ringförmige Maschinenbauteile bekannt, die aus Gründen einer Lagerung dieser auf einem Wellenabschnitt, beispielsweise einer einteiligen Kurbelwelle, auf den das Maschinenbauteil nicht einfach aufgezogen werden kann, geteilt werden müssen. Beispielsweise werden hierzu einteilige Pleuel, Lagerschalen, Außenringe von Wälzlagern und dergleichen durch Aufbringen von Druck- oder Zugkräften gebrochen, wodurch sich mit einer Bruchstruktur versehene Bruchlinien bilden, die nach dem Zusammenfügen auf dem Wellenabschnitt in komplementärer Weise einen idealen Pressverband ergeben.

Um eine axiale Positionierung der getrennten Teile des Maschinenbauteils zu erzielen, wurde vorgeschlagen, die Trennlinien eines Hülsenbauteils entlang ihres axialen Verlaufs sichelförmig auszuführen, so dass eine eindeutige Lage der gebrochenen (gecrackten) Bruchteile des Maschinenbauteils ermöglicht ist. Die Herstellung von sichelförmigen Bruchlinien ist aufwendig. Beispielsweise werden hierzu sichelförmige Kerbungen auf der Mantelfläche des Maschinen- bauteils eingebracht. Die DE 10 2005 035 027 A1 offenbart ein mittels eines Bruchtrennverfahrens hergestelltes geteiltes Lager, bei dem in ein entsprechendes ringförmiges Maschinenbauteil von der Stirnseite her dem Verlauf einer gewünschten sichelförmigen Bruchlinie folgende Bohrungen gesetzt sind, die unter Belastung ein Ausbrechen einer sichelförmigen Bruchlinie unterstützen.

Bei nicht geradlinigen Bruchlinienverläufen besteht die Gefahr von Abplat- zungen und Abschuppungen am Trennspalt, die insbesondere bei Außenringen von Wälzlagern mit einer Laufbahn für Wälzkörper wie Rollen zu einer unvollständigen Schließbarkeit der Trennung der Laufbahn führen. Hierdurch wird die Qualität des Maschinenbauteils und gegebenenfalls des aus diesem hergestellten Wälzlagers eingeschränkt. Im Weiteren weisen sichelförmige Bruchlinien zwischen den beiden Stirnseiten hohe axiale Richtungsanteile auf, die bei axialer Anordnung von Wälzkörpern in Form von Rollen elastische Einfederungen der Rollen ermöglichen, wodurch in dem Maschinenbauteil eine Stufenbildung auftritt und damit die Überrollfestigkeit des Maschinenbauteils erniedrigt ist. Bei zur Drehachse axialer Anordnung von Wälzkörpern in Form von Rollen tritt durch elastische Einfederungen der Rollen in dem Maschinenbauteil eine Stufenbildung auf. Dadurch wird die Überrollfestigkeit des Maschinenbauteils erniedrigt.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Bruchtrennverfahren für ein Maschinenbauteil, insbesondere einen Außenring eines Wälzlagers vorzuschlagen, der eine axial sichere Positionierung der Ringhälften des Maschinenbauteils bei verminderten Abschuppungen und Abplatzungen entlang der Bruchlinien er- laubt. Im Weiteren soll das Maschinenbauteil als Außenring an seiner Laufbahn gegenüber den Wälzkörpern eine erhöhte Überrollfestigkeit ermöglichen.

Allgemeine Beschreibung der Erfindung Die Aufgabe wird durch ein Bruchtrennverfahren zum Trennen eines ringförmigen Maschinenbauteils insbesondere eines Außenrings eines Wälzlagers mit zumindest zwei zwischen den beiden Stirnseiten des Maschinenbauteils vorge- nommenen Bruchlinien gelöst, indem folgende Verfahrensschritte pro Bruchlinie vorgenommen werden:

- Trennen entlang einer gewünschten ersten Trennlinie zwischen einer axial zwischen den Stirnseiten eingebrachten, radialen Öffnung und einer ersten Stirnseite durch Aufbringen einer Zugspannung auf das Maschinenbauteil,

- Trennen entlang einer gewünschten zweiten Trennlinie zwischen der Öffnung und der zweiten Stirnseite durch Aufbringen einer Zugspannung auf das Maschinenbauteil.

Durch die Aufteilung einer der bevorzugt zwei Bruchlinien zur Teilung des ringförmigen Maschinenbauteils in zwei sich an die radiale Öffnung, die bevorzugt in das Maschinenteilbauteil vor dessen Härtung eingebracht wie gebohrt oder gestanzt ist, anschließenden Trennlinien kann jede Trennlinie für sich in einem zweistufigen Bruchtrennverfahren für sich optimiert werden. Hierdurch kann das Anbringen einer Kerbe an dem Maschinenbauteil weitestgehend gespart und die durch einen zur Zugspannung nicht senkrechten Verlauf einer Trennlinie, beispielsweise bei deren sichelförmigen Verlauf bedingten Abplatzungen und Abschuppungen vermieden werden. Es versteht sich, dass von dem Erfindungsgedanken auch mehrere axial beabstandete Öffnungen umfasst sind, wobei jeweils zwischen zwei randfernen, benachbarten Öffnungen eine Trennlinie vorgesehen ist und jeweils die zu einer Stirnseite randnächste Öffnung eine Trennlinie zur Stirnseite aufweist.

Weiterhin hat sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Trennlinien einer Bruchlinie für sich betrachtet geradlinig ausgebildet sind. Bei Anlegen eines entsprechend orientierten Zugspannungsfeldes ist ein geradliniger Bruch des gehärteten Ma- terials des Maschinenbauteils zu erwarten. Die Orientierung des Zugspannungsfeldes wird hierbei durch geeignete positionierte Lasteinleitungsstellen erzielt. Zur Vermeidung hoher Axialanteile der Trennlinien und damit der Gefahr von Stufenbildung beim Überrollen der Trennlinie durch beispielsweise kugel-, na- del-, tonnen- oder rollenförmigen Wälzkörper in eine entsprechend komplementär zu diesen ausgebildeten Laufbahn eines gecrackten Außenrings eines Wälzlagers hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zumindest eine, bevorzugt beide Trennlinien einer oder beider Bruchlinien des Maschinenbauteils in einem vorgegebenen Winkel zu einer Orthogonalen zwischen den Stirnseiten eingebracht wird. Dies bedeutet, dass die Trennlinien neben dem Axialanteil einen Umfangsanteil in dem Maschinenbauteil aufweisen und damit gegenüber der axialen Ausrichtung der Wälzkörper des Wälzlagers einen Winkel einschließen, der beim Überrollvorgangeine Stufenbildung durch die elastisch einfedernden Wälzkörper zumindest vermindert. Besonders vorteilhaft ist hierbei eine gegenüber der Öffnung V-förmige Anordnung der Trennlinien zueinander. Hierbei bildet die Öffnung die Spitze der V-förmigen Anordnung, so dass eine besonders steile Anordnung der Trennlinien zueinander mit hohem Umfangsanteil vorgesehen werden kann, ohne dass an den Trennflächen der Trennlinien Materialschädigungen wie Abplatzungen und Abschuppungen auftreten. Hierbei stoppt die radiale Öffnung gezielt einen Riss des Materials des Maschinenbauteils während der Trennung einer Trennlinie.

Durch die V-Form kann entlang der Bruchlinie gegenüber einer Sichelform eine stark verbesserte axiale Positionierung dargestellt werden, so dass weitere Positionierungshilfen wie Spannringe und dergleichen entfallen können. Desweiteren können bruchgetrennte, sehr dünnwandige Maschinenbauteile wie Außenringe in ausreichender Weise axial gegeneinander positioniert werden, so dass ein kleinerer radialer Bauraum für die Außenringe bei gleicher oder verbesserter Überrollfestigkeit erzielt werden kann.

Infolge der Trennung einer Bruchlinie in die beiden durch die Öffnung getrenn- ten Trennlinien kann ein zweistufiges Bruchtrennverfahren vorgeschlagen werden, bei dem beide Trennlinien nacheinander hergestellt werden. Ein Werkzeug zur Durchführung des Bruchtrennverfahrens und Darstellung der zumindest und bevorzugt zwei Bruchlinien mit jeweils zwei sich an eine radiale Öffnung anschließenden Trennlinien eines Maschinenbauteils ist mit entsprechenden Aufnahmen für das Maschinenbauteil am Innen- oder Außenumfang versehen, die so angeordnet sind, dass gegenüberliegend am Innen- oder Außenumfang ein Zugspannungsfeld mit entsprechenden Lasteinleitungsstellen eines Druckstempels oder dergleichen zur Aufbringung der Zugspannung aufgebracht wie aufgeprägt werden kann. Die Lasteinleitungsstellen können in entsprechender Anzahl und punkt-, linien- oder flächenförmig vorgesehen sein.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Bruchtrennverfahrens ist vorgesehen, die Zugspannung mittels dreier Lasteinleitungsstellen auf den Innenoder Außenumfang des Maschinenbauteils aufzubringen. Hierzu erfolgt in bevorzugter Weise eine Anordnung der drei Lasteinleitungsstellen orthogonal zu der gewünschten Trennlinie. Dabei ist eine Lasteinleitungsstelle direkt auf der gewünschten Trennlinie angeordnet, während die übrigen beiden Lasteinleitungsstellen jeweils beidseitig beabstandet von der gewünschten Trennlinie angeordnet sind. Zur Bildung einer Trennlinie mit Axial- und Umfangsanteil werden die Lasteinleitungspunkte beispielsweise gegeneinander axial versetzt. Der Lasteinleitungspunkt auf der gewünschten Trennlinie halbiert dabei in einer bevorzugten Ausführungsform den Abstand zwischen Stirnseite und radialer Öffnung.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Zugspannung mittels vierer Lasteinleitungsstellen auf den Innen- oder Außenumfang aufgebracht. Dabei werden bevorzugt zwei Lasteinleitungsstellen beispielsweise mit gleicher oder unterschiedlicher Last auf der gewünschten Trennlinie aufgebracht und zwei Lasteinleitungsstellen zwischen den Lasteinleitungsstellen auf der gewünschten Trennlinie beidseitig orthogonal beabstandet zu der ge- wünschten Trennlinie angeordnet. Durch die beiden auf der gewünschten Trennlinie angeordneten Lasteinleitungsstellen wird die Strecke der Trennlinie zwischen radialer Öffnung und Stirnseite bevorzugt in gleiche Teilstrecken aufgeteilt. In weiteren Ausführungsformen können die Lasteinleitungsstellen ent- sprechend den Anforderungen platziert sein, beispielsweise kann eine eine stärkere Zugkraft ausübende, auf der Trennlinie angeordnete Lasteinleitungsstelle der Stirnseite benachbart sein, während die andere Lasteinleitungsstelle der radialen Öffnung benachbart angeordnet ist.

Es versteht sich, dass gemäß dem erfinderischen Gedanken neben dem vorgeschlagenen Bruchtrennverfahren auch das Bruchwerkzeug und die mittels dieses Verfahrens hergestellten, bruchgetrennten Maschinenbauteile wie Außenringe von dem erfinderischen Gedanken umfasst sind.

Kurze Beschreibung der Figuren

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine Teilabwicklung eines an drei Stellen belasteten ringförmigen Maschinenbauteils mit einer aus einer radialen Öffnung und zwei Trennlinien gebildeten V-förmigen Bruchlinie und

Figur 2 eine Teilabwicklung eines gegenüber dem Maschinenbauteil

der Figur 1 mittels eines geänderten Bruchtrennverfahrens hergestellten, an vier Stellen beiasteten Maschinenbauteils.

Ausführliche Beschreibung der Figuren

Die Figur 1 zeigt eine Teilabwicklung des Maschinenbauteils 1 in Form des Außenrings 2 eines Wälzlagers mit dem die Laufbahn des Außenrings 2 bil- denden Innenumfang 3, auf dem bevorzugt Wälzkörper, beispielsweise Kugeln, Nadeln, Rollen, Tonnen oder dergleichen axial zwischen den Stirnseiten 4, 5 abwälzen. Bevorzugt mittig zwischen den Stirnseiten 4, 5 ist die radiale Öffnung 6 eingebracht. Ausgehend von der Öffnung 6 sind V-förmig unter Einschluss des Winkels α die gewünschten Trennlinien 7, 8 dargestellt, die mittels des vorgeschlagenen Bruchtrennverfahrens die Bruchlinie 9 bilden, wobei über den Umfang angeordnet zwei dieser Bruchlinien 9 die Trennung des Maschinenbauteils 1 ermöglichen.

Dem Bruchtrennverfahren geht die Darstellung des ringförmigen Maschinenbauteils 1 mit dem Einbringen der radialen Öffnung 6 und anschließendem zumindest partialem Härten voraus. Im anschließenden Bruchtrennverfahren wird die erste Trennlinie 7 durch Anlegen einer Zugspannung erzeugt. Hierzu wird das Maschinenbauteil 1 so gelagert, dass die drei Lasteinleitungsstellen 10, 1 1 , 12 bei einer radialen Verlagerung eine Zugspannung an der gewünschten Trennlinie 7 ausüben und entlang der Trennlinie 7 einen Bruch herbeiführen. Hierzu sind die Lasteinleitungsstellen 10, 1 1 , 12 entlang der orthogonal zur Trennlinie 7 und diese mittig schneidenden Linie 13 angeordnet. Die Lasteinlei- tungsstelle 1 1 ist auf der Trennlinie 7 angeordnet, während die Lasteinleitungsstellen 10, 12 beidseitig in gleichem Abstand von der Trennlinie 7 entfernt an dem Innenumfang 3 des Maschinenbauteils 1 anliegen. Die Spannungslinien 14 deuten die auf das Maschinenbauteil 1 unter Zugspannung wirksamen Spannungen an. Durch axiales Verlagern der Lasteinleitungsstellen gegenüber der Stirnseite 4 wird die Verdrehung der Trennlinie 7 um den Winkel ß gegenüber der Stirnseite 4 vorgegeben.

Nach der Darstellung der Trennlinie 7 wird in gleicher Weise die Trennlinie 8 hergestellt und damit die erste Bruchlinie 9 des Maschinenbauteils 1 fertig- gestellt. In gleicher Weise erfolgt die Herstellung der zweiten Bruchlinie in bevorzugter Weise diametral zur Bruchlinie 9, so dass zwei Hälften des Maschinenbauteils 1 vorliegen, die um einen entsprechenden Wellenabschnitt einer Welle, beispielsweise einer einteiligen Kurbelwelle angeordnet werden. Im Falle eines Wälzlagers kann dabei ein Rollenkäfig mit den Rollen und dem auf diese Weise hergestellten Außenring zwischengelegt werden.

Figur 2 zeigt eine Teilabwicklung des Maschinenbauteils 1 a, das im Unterschied zu dem Maschinenbauteil 1 der Figur 1 mittels einer Anordnung mit vier Lasteinleitungsstellen 10a, 1 1a, 1 1 b, 12a einem Bruchtrennverfahren unterzogen wird. Hierbei sind die Lasteinleitungsstellen 1 1a, 11 b auf der gewünschten Trennlinie 7a und die beiden Lasteinleitungsstellen 10a, 12a auf der orthogonal mittig zwischen den Lasteinleitungsstellen 1 1a, 11 b verlaufenden Linie 13a angeordnet. Die der Stirnseite 4a nähere Lasteinleitungsstelle 1 1 a beaufschlagt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Trennlinie 7a mit höherer Last Kraft als die der radialen Öffnung 6a nähere Lasteinleitungsstelle 1 1 b, wie aus den angedeuteten Spannungslinien 14a im Maschinenbauteil 1 a hervorgeht.

Bezugszeichenliste

1 Maschinenbauteil

1a Maschinenbauteil

2 Außenring

3 Innenumfang

4 Stirnseite

4a Stirnseite

5 Stirnseite

6 Öffnung

6a Öffnung

7 Trennlinie

7a Trennlinie

8 Trennlinie

9 Bruchlinie

10 Lasteinleitungsstelle

10a Lasteinleitungsstelle

1 1 Lasteinleitungsstelle

1 1 a Lasteinleitungsstelle

1 1 b Lasteinleitungsstelle

12 Lasteinleitungsstelle

12a Lasteinleitungsstelle

13 Linie

13a Linie

14 Spannungslinie

14a Spannungslinie

α Winkel

ß Winkel