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Die Erfindung betrifft ein Kunststofflager, bestehend aus einer in
ein Lagergehäuse eingespritzten Lagerbüchse, welche in konzentrisch um diese liegende
Nuten des Lagergehäuses eingreift.
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Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1800 044 ist bereits ein
Kunststofflager der oben beschriebenen Art bekannt, bei dem die aus thermoplastischem
Kunststoff gespritzte Buchse in einem Gehäuse aufgenommen wird, das zur Vergrößerung
der Oberfläche mit Längs- und/oder Radialnuten versehen ist. Damit soll vor, allem
eine bessere Wärmeableitung von der Kunststoffbüchse des Lagers zum Lagergehäuse
erreicht werden.
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Im feinmechanischen Apparatebau ergeben sich bei der Herstellung von
Kunststofflagern durch Spritzen, Schleudern usw. Schwierigkeiten, die vor allem
in der Kleinheit der Teile begründet sind. So ist es z. B. beim Herstellen von Kunststofflagern
in Platinen u. dgl. mit vertretbarem Aufwand nicht möglich, mehrere Nuten in die
Innenfläche der die Kunststofflager-Büchse aufnehmenden Öffnung des Lagergehäuses
einzuarbeiten; man muß sich meist mit einer einzigen Radialnut begnügen, die axial
gesehen zwangläufig etwa in der Mitte des Lagers liegt und deren Abmessungen im
Verhältnis zu den übrigen Dimensionen des Lagers groß sind. Aus diesem Umstand ergibt
sich aber ein wesentlicher Nachteil der besprochenen Lagerart, für den das Schwinden
des Kunststoffes verantwortlich ist. Dieser Schwund wirkt sich an der Stelle der
Materialanhäufung in der Nut mehr aus als in der Nähe der Lagerenden, und die beim
Schwinden entstehenden Materialspannungen verursachen ein Ablösen des Kunststoffes
an den Lagerenden. Infolge dieses Vorganges weicht bei der besprochenen Lagerart
die Lauffläche der fertigen Kunststofflager-Büchse von der Kreiszylinderform derart
ab, daß ihre Durchmesser an den Lagerenden kleiner sind als in der Lagermitte, wodurch
sehr nachteilige Verhältnisse bezüglich der Lagerbelastung und der Schmierung gegeben
sind. Es bedarf keiner weiteren Darlegungen, um klarzumachen, daß ein so beschaffenes
Lager eine völlig unzureichende Lebensdauer besitzt.
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Aus der deutschen Patentschrift 815 869 ist es bereits bekannt, die
Lagerfläche konvex auszubilden. Die Herstellung der konvexen Lagerflächen bereitet
nicht unerhebliche technische Schwierigkeiten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den beim Erkalten der durch
Spritzen, Schleudern usw. hergestellten Lagerbüchsen auftretenden Schwund durch
eine entsprechende Formgebung der Lagerbüchse zur Schaffung der konvexen Wölbung
der Lauffläche zu nutzen und gleichzeitig eine sichere Verankerung der Lagerbüchse
am Lagergehäuse zu erzielen.
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Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zwecks
Erzielung einer konvex gewölbten Lauffläche an den Enden der Lauffläche - im Querschnitt
gesehen - radial nach außen und senkrecht zur Lauffläche verlaufende Stege angeordnet
sind, die ihrerseits zwecks Erzielung einer sicheren Verankerung am Lagergehäuse
aufeinander zu verlaufende, in Nuten des Lagergehäuses eingreifende Verlängerungen
tragen.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen
Kunststofflagers dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Lagergehäuse
mit Rechtecknuten, dargestellt mit der anliegenden Spritzform, F i g. 2 einen Längsschnitt
durch ein fertiges Kunststofflager mit dem Lagergehäuse gemäß der Fig.l, F i g.
3 einen Längsschnitt durch ein Kunststofflager mit Trapeznuten, F i g. 4 einen Längsschnitt
durch ein Kunststofflager mit Keilnuten, (der obere Lagerteil ist ohne Kunststofflager-Büchse
dargestellt),
F i g. 5 und 6 je einen halben Längsschnitt durch
ein Kunststofflager mit in das Lagergehäuse eingebördelter Hülse, F i g. 7 einen
Querschnitt durch die Mitte eines Kunststofflagers mit in einer polygonalen Öffnung
des Lagergehäuses eingebördelter zylindrischer Hülse, F i g. 8 einen Längsschnitt
durch das Lager gemäß der F i g. 7, F i g. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
Kunststofflagers und F i g. 10 ein als Einzellager ausgebildetes Kunststofflager.
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In der F i g. 1 bedeutet 1 ein Lagergehäuse, z. B. eine Platine, in
welches zwei Nuten 2 mit rauhen Innenflächen 3 eingearbeitet sind und das zusammen
mit den Teilen einer Spritzform 4 einen Hohlraum 5 zur Aufnahme des Kunststoffes
bildet.
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Die F i g. 2 zeigt das Lagergehäuse 1 mit einer fertigen Kunststofflager-Büchse
6, welche Verbindungsstege 7 und Ankerringe 8 aufweist, wobei die
Ankerringe 8 in die Nuten 2 eingreifen, und die auf ihrer konvexen
Lauffläche 9 eine Welle 10 trägt.
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Die mit der Anordnung gemäß der F i g. 1 hergestellte Kunststofflager-Büchse
hat sich infolge des beim Erkalten eingetretenen Schwundes nach Wegnahme der Spritzform
in der in der F i g. 2 dargestellten Weise verformt. Diese Verformung ist, wie auch
in den übrigen Figuren der Zeichnung, zugunsten einer deutlichen Darstellung übertrieben
gezeichnet. Die in radialem Sinne auf die Drehachse des Lagers gerichteten, durch
den Schwund hervorgerufenen Kräfte im Kunststoff bewirken nun einerseits,
daß
die Ankerringe 8 fest gegen die rauhen Innenflächen 3 der Nuten
2 gepreßt werden, und so ein Verdrehen der Kunststofflager-Büchse im Lagergehäuse
verhindern, andererseits, daß die Lauffläche 9 eine konvexe Form annimmt,
weil die elastische Verformung der Kunststofflager-Büchse in der Lagermitte stärker'tn
Erscheinung treten kann als an den verankerten Lagerenden. Eine Sicherung der Kunststofflager-Büchse
gegen axiale Verschiebung ist durch die Verbindungsstege 7 gegeben. In den folgenden
Figuren werden für gleichwertige Teile gleiche Bezugszeichen wie in den F i g. 1
und 2 verwendet.
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Die F i g. 3 zeigt ein Lagergehäuse 1, bei dem die Nuten 2
durch spanloses konisches Rufweiten der Bohrung des Lagergehäuses eine trapezähnliche
Querschnittsform aufweisen, so daß sich ein noch besserer Halt der Ankerringe
8 in den Nuten 2 ergibt.
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Die F i g. 4 zeigt ein Lagergehäuse 1, bei welchem die Nuten 2 keilförmig
ausgebildet sind, womit sich für bestimmte Anwendungsfälle der Erfindung eine besonders
billige Herstellungsweise des Gehäuseprofils ergibt, z. B. durch Einprägen der Nuten.
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In der F i g. 5 bedeutet 1 ein Lagergehäuse, in dessen Bohrung eine
als Bestandteil des Lagergehäuses aufzufassende Hülse 11 durch eine wulstförmige
Bördelung 12 festgesetzt ist, wobei wegen der Unregelmäßigkeit des Verformungsgrates
der Rand 16 der Bördelung 12 das Lagergehäuse 1 nur an wenigen
Punkten berührt. Durch Eindringen des analog der F i g. 1 aufgespritzten Kunststoffes
in die entstandenen Hohlräume 13 ist ein sehr guter Halt der Ankerringe
8 gewährleistet. Die F i g. 6 zeigt ebenfalls ein Lagergehäuse
1, in dessen Bohrung eine Hülse 11 durch konisches Rufweiten der Hülsenenden
festgesetzt ist. Auch hier finden die Ankerringe 8 infolge der schrägen Flächen
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einen guten Halt.
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Die Ausführungsbeispiele gemäß den F i g. 5 und 6 sind besonders für
sehr dünnwandige Platinen geeignet, wenn auf sichere Lagerung und große Ölhaltung
Wert gelegt wird.
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In den F i g. 7 und 8 bedeutet 1 ein Lagergehäuse, dessen zur
Aufnahme des Lagers dienende Öffnung 14 eine von der Kreisform abweichende
Querschnittsform, z. B. die Form eines Polygons, einer Epizykloide, einer Hypozykloide
oder eines Zahnkranzes aufweist. In den F i g. 7 und 8 ist eine hexagonale Öffnung
14 dargestellt. In diese Öffnung ist eine als Kreiszylinder ausgebildete
Hülse 11 eingefügt und durch konisches Rufweiten der Enden im Lagergehäuse
festgesetzt.
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Die analog der F i g. 1 hergestellte Kunststofflager-Büchse besitzt
nun durch die entstandenen axialen Kunststoffstege 15 eine besonders gute
Verankerung, wie sie bei hochbeanspruchten Lagern und größerer Wanddicke der Kunststofflager-Büchse
erwünscht ist.
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Die F i g. 9 zeigt eine Kunststofflager-Büchse 6, welche über eine
an beiden Enden konisch aufgeweitete Hülse 11 in einer vom Lagergehäuse unabhängigen
Form so gespritzt ist, daß die Ankerringe 8 zylindrische oder prismatische
Außenflächen aufweisen und die äußere Oberfläche der Hülse 11 bis auf einen
durch einen Hülsenhalter der Spritzform ausgesparten Teil bedecken. Eine so ausgebildete
Kunststofflager-Büchse kann als Einzelteil gefertigt und sodann in eine entsprechende
zylindrische oder prismatische Bohrung (Öffnung) des Lagergehäuses 1 eingepreßt
werden, wobei durch die zwischen der Hülse 11 und dem Lagergehäuse wirksame
Pressung der Ankerringe 8 ein sicherer Halt des Kunststofflagers im Lagergehäuse
gewährleistet ist, ohne daß durch das Einpressen eine Veränderung der Lagertoleranz
eintritt.
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Die F i g. 10 schließlich zeigt ein Kunststoff-Einzellager, bei dem
das Lagergehäuse 1' als Einbauteil ausgebildet ist und in seinen äußeren
Abmessungen den bisher üblichen metallischen oder nichtmetallischen Einbaulagern
entspricht.
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Es sei hervorgehoben, daß das Lagergehäuse bei fertigungsgerechter
Materialwahl sowohl aus metallischen als auch aus nichtmetallischen Werkstoffen
bestehen kann und daß auf jeder Seite des Lagergehäuses mehrere konzentrische Nuten
eingearbeitet sein können.
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Weiter sei erwähnt, daß von der Vielfalt der Ausführungsmöglichkeiten
des erfindungsgemäßen Kunststofflagers hier nur wenige Beispiele gebracht werden
können. Alle Ausführungsformen sind gekennzeichnet durch eine einfache, sichere
Verankerung und durch eine konvexe Lauffläche der Kunststofflager-Büchse, auch ist
aus den gezeigten Beispielen mühelos zu erkennen, daß die allseitige völlig elastische
Einbettung der Welle in die erfindungsgemäße Kunststofflager-Büchse Vibrationen
der Welle weitgehend dämpft und auf diese Weise eine wesentlich verbesserte Laufruhe
von feinmechanischen Getrieben ergibt.