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Selbsteinstellendes geschmiertes Kugelgelenklager
Die gegenständliche Erfindung betrifft ein selbsteinstellendes geschmiertes Kugelgelenklager mit einem eine konvexe Aussenfläche aufweisenden inneren Teil, einem Zwischenteil mit einem festen Schmier- material und mit einer konkaven inneren Oberfläche und einem Aussenteil.
Die Vielseitigkeit von Lagern dieser Art wurde schon lange erkannt und deren Hersteller mussten schon seit vielen Jahren solche Lager für eine grosse Auswahl von Verwendungsmöglichkeiten liefern. Die Vielseitigkeit dieser Lager wurde jedoch dadurch eingeschränkt, dass deren Hersteller herkömmliche Lagerformen und allgemein übliche Herstellungsverfahren benutzten und daher unfähig waren, die handelsüblichen
Lager mit vielen, kürzlich entwickelten Materialien zu versehen, die gewisse erwünschte Lagereigenschaften aufweisen.
Es bestehen verschiedene Gründe für diese Schwierigkeit. So wurden z. B. bestimmte Sonderzwecklegierungen vorgeschlagen, haben sich aber für die meisten handelsüblichen Lager als zu teuer erwiesen ; ferner wurden bestimmte Kunststoffschmiermittel, z. B. Teflongewebe (Polytetrafluoräthylengewebe) bei
Kugelgelenken ohne Zwischenteil vorgeschlagen, haben sich jedoch entweder als nicht haltbar genug oder als nicht genügend fest erwiesen, um den Beanspruchungen des Verformungsvorganges des Aussenteiles oder der späteren Benutzung widerstehen zu können.
Zur Behebung dieses Mangels wird erfindungsgemäss das Lager derart ausgebildet, dass das Schmiermaterial aus einem mit dem Zwischenteil verbundenen Schmiergewebe besteht, das einen Kunststoff aufweist, um den Beanspruchungen des Deformationsvorganges und der späteren Benutzung gewachsen zu sein. Dieser dazwischenliegende oder mittlere Teil von anfänglich zylindrischer Form wird schon vor dem formpressenden Arbeitsgang zwischen dem Innenteil und dem Aussenteil eingefügt.
Wenn das Material, das die für eine bestimmte Verwendung erwünschten, besonderen Lagereigenschaften besitzt, selbst genügend haltbar und fest ist, um den harten Bedingungen dieser Benutzung und dem Verformungsvorgang widerstehen zu können, dann kann der dazwischenliegende oder Mittelteil gänzlich aus diesem Material hergestellt werden. Polytetrafluoräthylen lässt sich z. B. genügend haltbar verformen, um als Material für den Mittelteil verwendet werden zu können und liefert selbst die gewünschten Lagereigenschaften, beispielsweise in bezug auf Schmierung. Wenn dieses Material nicht genügend haltbar und fest ist, so wird es so angeordnet, dass es von einem aus anderem Material angefertigten Mittelteil getragen wird, welches Material dann genügend haltbar und fest ist ; das erstgenannte Material wird dann z.
B. an dem haltbareren und festeren Material gut anhaftend angebracht, oder es wird in das haltbarere und festere Material hineinimprägniert. Sowohl der mittlere Teil als auch der äussere Teil werden dann durch einen formpressenden Arbeitsgang um den Innenteil herumgebildet.
Das erfindungsgemässe, geschmierte, selbsteinstellende Kugelgelenklager besitzt einen Innenteil mit einer konvexen, äusseren Oberfläche, einen Mittelteil mit einer konkaven inneren Oberfläche und einen Aussenteil, wobei der Mittelteil festes bchmiermaterial enthalt.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines selbsteinstellenden Lagers besteht darin, dass zwischen Aussen- und Zwischenteil oder zwischen Teile des Zwischenteiles eine Klebeschicht aufgebracht wird, worauf das Lager erhitzt wird, um eine Zusammenziehung der Klebeschicht herbeizuführen, wodurch sich die innere Oberfläche des Zwischenteiles nach aussen verschiebt und der innere Teil frei wird.
In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes und zwei Varianten dargestellt. Es zeigt :
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Fig. 1 eine Schnittansicht der ersten Ausführungsform, bei der ein Zwischenteil aus porösem Metall mit der inneren Oberfläche eines üblichen Aussenteiles fest verbunden ist, Fig. 2 eine Schnittansicht der zwei- ten Ausführungsform, bei der das Schmiermittel des Lagers an der inneren Oberfläche eines Zwischenteiles fest angebracht ist, der mit der inneren Oberfläche eines üblichen Aussenteiles verbunden ist, Fig. 3 die
Form eines im ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung benutzten Streifens aus porösem Metall, das vor dem Verformen mit einem Kunststoffschmiermittel imprägniert wird, Fig. 4 die Form des Streifens ge- mäss Fig.
3 nach dessen Durchgang durch einen Verformungsarbeitsgang, Fig. 5 die Form eines zweiten, ringförmigen Teiles, der in Verbindung mit dem in Fig. 4 dargestellten Teil benutzt wird, Fig. 6 die An- ordnung der in den Fig. 4,5 gezeigten Teile zusammen mit dem Innenteil vor dem Verformungsvorgang,
Fig. 7 die Form des im Lager gemäss Fig. 2 benutzten Zwischenteiles, vor dem Verformen dieses Zwischen- teiles, Fig. 8 die Form des Materials gemäss Fig. 7 nach dessen Durchgang durch einen Verformungsvorgang,
Fig. 9 einen zweiten, ringförmigen Teil, der in Verbindung mit dem in Fig. 8 dargestellten Teil benutzt wird, Fig. 10 die relative Lage der in den Fig. 8 und 9 dargestellten Teile und des Innenteiles vor dem
Verformungsvorgang, Fig. 11 einen Axialschnitt durch die Ausführungsform, die am Aussenteil Haltelip- pen aufweist, und Fig.
12 einen Axialschnitt durch die Ausführungsform, die am Zwischenteil Haltelippen aufweist.
Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform weist einen Kugelteil 11 mit einem mittleren Teil 13 und einem Aussenteil 14 auf. Der Teil 13 ist aus porösem Metall, wogegen der Aussenteil aus irgendeinem verformbaren Metall besteht.. Die Oberfläche des mittleren Teiles 13 ist mit plastischem Schmiermittel
12 imprägniert. Es könnte aber auch ein flüssiges Schmiermittel in Fällen benutzt werden, wo letzteres allgemein bevorzugt wird.
Andere feste Schmiermittel, die auch benutzt werden können, sind Graphit und Molybdändisulphite.
Der poröse Mittelteil 13 und der Aussenteil 14 sind mittels einer Verformung 15a drehfest und trennfest miteinander verbunden. Die Verformung wird durch ein nachfolgend beschriebenes Formungsverfahren hergestellt. Der Teil 13 liesse sich auch aus massivem, festem Polytetrafluoräthylen bilden.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel wird ein plastisches Schmiermittel 22 benutzt, das beispielsweise aus einer teilweise oder gänzlich aus Polytetrafluoräthylen hergestellten Gewebebahn besteht, die durch ein Klebemittel fest mit einem Zwischenteil 23 verbunden ist. Ein Aussenteil 24 aus verformbarem Stahl ist auch vorgesehen. Der Zwischenteil 23 und der Aussenteil 24 wurden, wie bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel, bei ihrer Herstellung passend verformt.
Das Herstellungsverfahren der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist in den Fig. 3-6 dargestellt.
Bei diesem Lager wird ein Streifen porösen Metalls 16 mit plastischem Schmiermittel 12 imprägniert und dann zu einem Zylinder 17 umgebildet. Der Zylinder 17 wird dann in einen aus duktilem Material bestehenden Aussenteil 18 hineingefügt und der innere, kugelförmige Teil 11 wird eingesetzt. Formwerkzeuge 6a mit einer in Fig. l angedeuteten Gestaltung werden dann gegeneinanderbewegt, um den Zwischenteil zusammen mit dem Aussenteil unter Formpressen um den Innenteil 11 herumzubilden, wobei der Verformungsdruck sowohl parallel als auch unter einem Winkel zur Achse des Rohres oder der Hülse ausgeübt wird.
Infolge der ringförmigen Nut 20, die sich um den Umfangsteil der äusseren Oberfläche des Teiles 18 herumerstreckt und vor dem Zusammenfügen in diesen Teil eingefräst wird, entsteht durch Einwirkung der Formwerkzeuge die bei 15a angedeutete Verformung. Die Nut 20 bewirkt eine Schwächung des betreffenden Teiles während des späteren Verformens und hat ein Verbiegen des Materials in dieser Zone zur Folge. Dieses Verbiegen bewirkt ferner eine Verringerung der Berührungsfläche zwischen den inneren und äu- sseren Teilen, wodurch auch die Reibung zwischen diesen Teilen abnimmt.
Das zur Herstellung der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform benutzte Verfahren ist in den Fig. 7 - 10 dargestellt. Polytetrafluoräthylengewebe 22 ist fest mit einem dünnen Metallstreifen 23 aus verformbarem Material verbunden, woraufhin dieser Metallstreifen zu einem Zwischenteil 25 umgebildet und innerhalb eines Aussenteiles 18 aus verformbarem Stahl angeordnet wird. Ein kugelförmiger Teil 21 wird in den Zwischenteil 23 eingefügt und die ganze Anordnung wird dann durch Werkzeuge 6b gemäss Fig. 2formgepresst.
Vor dem Pressvorgang wird bei 15b eine verbindende Verformung herbeigeführt, die als Folge einer Nut 20 im Aussenteil 18 wie beim Beispiel gemäss Fig. 1 auftritt.
Ein weiteres, passendes Verfahren, um den Aussenteil so zu bilden, dass eine feste Verbindung zwischen dem Zwischenteil und dem Aussenteil erzielt wird, ist jeweils in den Fig. 11 und 12 dargestellt. Wie aus Fig. 11 ersichtlich, werden am Aussenteil 35 während des formpressenden Arbeitsganges Haltelippen 34 ausgebildet, indem ein Aussenteil 35 von etwas grösserer vertikaler Abmessung als diejenige des Mittelteiles 36 benutzt wird. Während des Pressvorganges wird das überschüssige Material des Aussenteiles 35
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breitgedrückt und fliesst über die Kanten des Zwischenteiles 34.
Aus Fig. 12 ist zu ersehen, dass umgekehrt auch am Zwischenteil 33 während des formpressenden Ar- beitsganges Haltelippen 32 ausgebildet werden können, indem ein Zwischenteil von etwas grösserer vertikaler Abmessung als diejenige des Aussenteiles benutzt wird. In diesem Fall wird während des Pressvorganges das überschüssige Material des Zwischenteiles breitgedrückt und fliesst über die Innenkante des Aussenteiles.
Es sollte beachtet werden, dass jeder der drei Teile, die zusammen das erfindungsgemässe Produkt bilden, durch den formpressenden Arbeitsgang zwangsläufig innerhalb der Anordnung festgehalten wird.
Wenn keine weitere Verformung erfolgt, kann kein Teil aus dem Gebilde herausfallen.
Ferner wird darauf verwiesen, dass, obgleich es für manche Zwecke wünschenswert ist, die äusseren und mittleren Teile, wie in Fig. 11 zwangsläufig zusammen festzuhalten, so dass sie nicht nur Inner- halb der Anordnung festgehalten bleiben, sondern sich auch nicht relativ zueinander verdrehen können, es doch auch möglich ist, dieses relative Verdrehen ohne zwangsläufiges Arretieren, d. h. lediglich durch reibungsmässiges Festhalten zu verhindern.
Im Falle von Reibungsarretierung muss sichergestellt werden, dass die zwischen dem Mittelteil und dem Aussenteil vorhandene Reibung grösser als die Reibung zwischen dem Mittelteil und dem Innenteil ist.
Sind der Aussenteil und der Zwischenteil nur durch Reibungseinfluss miteinander verbunden, so ist selbstverständlich die Verhinderung einer relativen Verdrehung nicht so sichergestellt, als dies im Falle einer zwangsläufigen, festen Verbindung zutrifft. Abgesehen von dem zum Verbinden der mittleren und äusseren Teile angewandten Verfahren wird jedoch das Festhalten der drei genannten Teile innerhalb der Anordnung in einer Weise erzielt, dass nichts herausfallen kann.
Ferner ist es auch möglich, die mittleren und äusseren Teile in Fällen, wo der mittlere Teil aus Kunststoff, beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen oder aus einem leicht verformbaren Metall hergestellt ist, durch Anwendung eines passenden Klebemittels miteinander zu verbinden. Diese Verbindungsart bietet den besonderen Vorteil, dass eine solche Klebstoffmenge für die Verbindung benutzt werden kann, dass bei einem nachfolgenden Erhitzen des Lagers und Kontraktion des Klebestoffs das Freiwerden des inneren Teiles erzielt wird.
Es ist zu beachten, dass die gegenständliche Erfindung auch für andere Arten von Lagern als für die dargestellten, besonderen Lageranordnungen benutzt werden kann, z. B. indem Lagertyp, der im USA- Patent Nr. 2,366, 668 gezeigt ist. Dieses Lager besteht aus einem Innenteil mit konvexer Aussenoberfläche und einem Aussenteil mit konkaver Innenoberfläche und zwei Zwischenteilen, oder Beilagen, die zwischen Innen-
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Aussenteil gedrückt und am Aussenteil befestigt sind. Die inneren, kugelförmigen Oberflächendieser Anordnung kann der Kunststoffüberzug so vorgesehen sein, dass er am mittleren Teil anhaftet und beim Erhitzen der Anordnung eine Kontraktion des Klebestoffes und ein Freiwerdender Kugel bewirkt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Selbsteinstellendes geschmiertes Kugelgelenklager mit einem, eine konvexe Aussenoberfläche aufweisenden inneren Teil, einem Zwischenteil mit einem festen Schmiermaterial und mit einer konkaven Innenoberfläche, und einem Aussenteil, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermaterial aus einem mit dem Zwischenteil (23) verbundenen Schmiergewebe (22) besteht, das einen Kunststoff aufweist.
2. Verfahren zur Herstellung eines selbsteinstellenden Lagers mit einem, eine konvexe Aussenoberfläche aufweisenden inneren Teil, einem Zwischenteil mit einer konkaven Innenoberfläche und einem Aussenteil, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Aussen- und Zwischenteil oder zwischen Teile des Zwischenteils eine Klebeschicht aufgebracht wird, worauf das Lager erhitzt wird, um eine Zusammenziehung der Klebeschicht herbeizuführen, wodurch sich die innere Oberfläche des Zwischenteiles nach aussen verschiebt und der innere Teil frei wird.