DE1575550B2 - Verfahren zur Herstellung einer Lageranordnung - Google Patents

Description

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der das mit dem Gehäuse fest verbundene Laufteil ßere sphärische Lagerfläche 9 auf. Das innere Lagerdas innere Lagerteil im wesentlichen spannungs- und teil ragt über die Seiten 6 und 7 des Gehäuses hinaus, spielfrei umschließt, ohne jedoch die Beweglichkeit Die äußeren Abmessungen des inneren Lagerteils des inneren Lagerteils zu beeinträchtigen. Dieses Er- sind, entsprechend den Lehren der vorliegenden Ergebnis soll ohne zusätzliche Nacharbeit erreicht wer- 5 findung, im wesentlichen die gleichen oder nur wenig den. geringer als die Abmessungen der Öffnungen, die das

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch Gehäuse an den einander gegenüberliegenden Seigelöst, daß ein Kunststoff geringer Schwindung bei ten 6 und 7 aufweist. Durch diese Ausbildung wird minimalem Spritzdruck und einer entsprechend ho- der diametrale Abstand zwischen der sphärischen hen Temperatur eingespritzt wird. io Wandfläche des Durchganges 5 und der Außenfläche

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird des inneren Lagerteils auf einem Minimum gehalten, erreicht, daß der in die Lageranordnung eingespritzte Das Laufteil 3 aus Kunststoff ist zwischen der Kunststoff keine nennenswerte Tendenz aufweist, zu Wandung des Durchganges 5 des Gehäuses und dem schwinden und auf das innere Lagerteil aufzu- inneren Lagerteil angeordnet und besteht aus einem schrumpfen. Infolgedessen ist ein Festsetzen der 15 nur geringfügig schwindenden, maximal ausfüllenden Lageranordnung oder eine Trennung des Laufteils Material, wie beispielsweise aus einem zu 20 % mit von dem äußeren Gehäuse vermieden. Es sind auch Glas gefüllten Polyamid. Dieser Kunststoff wird in keine besonderen Schritte zur Erzeugung eines Spiels seinem geschmolzenen Zustand in den Zwischenzwischen dem inneren Lagerteil und dem Laufteil raum zwischen das innere Lagerteil und das Gehäuse aus Kunststoff erforderlich. Vielmehr ist ein eigentli- 20 durch die Einfüllöffnung 8 eingespritzt,
ches Spiel überhaupt vermieden, und das Laufteil aus F i g. 2 zeigt eine Gießform 11, in der das Gehäuse Kunststoff befindet sich in seinem unmittelbar durch und das innere Lagerteil während des Einspritzens das Gießen erzielten Zustand in einer eine Drehung des geschmolzenen Kunststoffes in den Zwischenzulassenden Flächenberührung mit dem inneren La- raum zwischen diesen beiden Teilen gehalten wird, gerteil. 25 Diese Form besteht aus einer oberen und einer unte-

Bei Lageranordnungen, die ein Kunststoffgehäuse ren Hälfte 12 bzw. 13 und ist mit einer Füllöffnung

aufweisen, kann das erfindungsgemäße Verfahren in 14 versehen. Diese Füllöffnung ist auf die Einfüllöff-

der Weise angewendet werden, daß dabei gleichzeitig nung 8 in dem Lagergehäuse 1 ausgerichtet, wenn

eine Schmelzverbindung zwischen dem Laufteil und diese Teile wie aus F i g. 2 ersichtlich in der Form

dem Gehäuse hergestellt wird. 30 angeordnet sind. Zur Bildung des Laufteils 3 wird

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung der Kunststoff unter dem minimalen Druck einge-

dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrie- spritzt, der gerade ausreicht, um den Zwischenraum

ben und erläutert. Es zeigt auszufüllen, aber noch niedrig genug ist, um die Er-

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine als Kugelge- zeugung irgendwelcher Spannungen innerhalb des

lenk ausgebildete, nach der Erfindung hergestellte 35 Materials zu verhindern, die den Kunststoff sonst

Lageranordnung, veranlassen könnten, beim Aushärten zu schwinden

Fig.2 einen Längsschnitt, entsprechend Fig. 1, und sich um das innere Lagerteil2 zusammenzuzie-

zur Veranschaulichung der Einbettung von Teilen hen und von der Wandfläche des Durchganges 5 zu

der Anordnung in eine Gießform, lösen.

F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine abewandelte 4° Bei einer Lageranordnung, bei der der Außen-

Ausführungsform nach der Erfindung, durchmesser des inneren Lagerteils etwa 20 mm be-

F i g. 4 einen Längsschnitt durch das Gehäuse der trägt und bei der zur Herstellung des Laufteils mit

Lageranordnung nach F i g. 3, innerhalb einer Gieß- Glas gefülltes Polyamid Verwendung findet, wird der

form, Kunststoff unter einem Druck von etwa 70 kg/cm²

F i g. 5 einen Längsschnitt durch Teile der Anord- 45 oder weniger eingespritzt. Bei diesem Druck wird der

nung nach Fig. 3 in einer Gießform zur Herstellung Kunststoff bei einer Temperatur von etwa 340° C

des Laufteils aus Kunststoff und gehalten, damit er vollständig um die Lauffläche des

F i g. 6 eine perspektivische Ansicht einer weiteren inneren Lagerteils herumfließen kann. Im Vergleich

teilweise geschnitten dargestellten Lageranordnung. zur üblichen Druckgußtechnik ist der verwendete

F i g. 1 zeigt eine sphärische Lageranordnung, die 50 Druck sehr viel geringer. Bei üblichen Verfahren

im wesentlichen aus einem Gehäuse 1, einem inneren wird der Kunststoff mit Drücken eingespritzt, die

Lagerteil 2 und einem dazwischen angeordneten zwischen 700 und 1750 kg/cm² liegen.

Laufteil 3 besteht. Das Gehäuse ist aus einem star- F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der

ren, im wesentlichen undeformierbaren Metall, wie das äußere Gehäuse 15 selbst aus Kunststoff besteht.

Stahl, hergestellt und mit einem Gewindezapf en 4 55 Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das

versehen. An dem dem Zapfen abgewandten Ende Gehäuse 15 aus einem hochfesten Kunststoff, wie

erstreckt sich durch das Gehäuse ein Durchgang 5 beispielsweise einem zu 40 % mit Glas gefüllten Po-

von seiner oberen Seite 6 zu seiner unteren Seite 7. lyamid, hergestellt. Ebenso wie das Gehäuse 1 nach

Die Öffnungen, die von diesem Durchgang in den F i g. 1 ist auch das Kunststoffgehäuse im wesentli-

Seiten 6 und 7 des Gehäuses gebildet werden, haben 60 chen starr und undeformierbar, so daß es bei dem

eine kreisförmige Gestalt, während die Wandfläche, nachfolgenden Gebrauch der Lageranordnung nicht

die den Durchgang zwischen den Gehäuseseiten 6 verformt werden kann. Das Gehäuse 15 ist mit einer

und 7 begrenzt, den Abschnitt einer Kugel definiert. zylindrischen Öffnung 16 zur Aufnahme des inneren

Radial durch das Gehäuse und in den Durchgang er- Lagerteils 17 und weiterhin mit einer Einfüllöffnung

streckt sich eine Füllöffnung 8. 65 18 versehen, die sich radial durch das Gehäuse bis

Das innere, kugelförmige Lagerteil, das beispiels- zur Öffnung 16 erstreckt. Wie bei der Lageranord-

weise aus einem gehärteten Metall oder aus einem nung nach F i g. 1 ist der diametrale Abstand oder

porösen Sintermetall bestehen kann, weist eine au- Zwischenraum zwischen dem inneren Lagerteil und

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der Wandfläche der öffnung 16 auf das noch be- dem inneren Lagerteil und dem Gehäuse auszufüllen, herrschbare Minimum reduziert. Wenn beispielsweise und bei einer Temperatur, die ausreicht, den Kunstdas innere Lagerteil einen Außendurchmesser von stoff in einem geschmolzenen Zustand zu halten. Der etwa 20 mm aufweist, kann der Gesamtunterschied in eingepreßte Kunststoff wird bei der Berührung mit den Durchmessern etwas weniger als 1,6 mm betra- 5 der Wandfläche der Öffnung 16 die oberste Kunstgen. Das Laufteil 19 besteht aus einem anderen Stoffschicht leicht anschmelzen, so daß auf diese Kunststoff, beispielsweise dem zu 20 °/o mit Glas ge- Weise das Laufteil mit der Gehäusewand verschmolfüllten Poyamid, das in den Zwischenraum bei etwa zen wird.

dem gleichen Druck und etwa der gleichen Tempera- Die Lageranordnung nach den F i g. 3 bis 5, besitzt

tür wie bei der Herstellung der Anordnung nach io alle die wesentlichen Eigenschaften, die mit der ein

F i g. 1 eingespritzt wird. Es versteht sich jedoch, daß Metallgehäuse aufweisenden Anordnung nach F i g. 1

bei Verwendung anderer Kunststoffe zur Herstellung erzielt werden. Darüber hinaus vermindert die Ver-

des Laufteils ein anderer Einspritzdruck und eine an- Wendung eines Kunststoffgehäuses die Gesamtkosten

dere Temperatur günstiger sein kann. In jedem Falle und verleiht der Anordnung ein geringes Gewicht. Es

wird jedoch der Druck auf einem Wert gehalten, der 15 wurden auch schon bekannte Lageranordnungen mit

gerade ausreicht, um mit dem geschmolzenen Kunst- einem Kunststoffgehäuse hergestellt, jedoch wurden

stoff den Zwischenraum zwischen dem inneren La- diese Gehäuse unmittelbar um die inneren Lagerteile

gerteil und dem Gehäuse vollständig auszufüllen, in einem Arbeitsgang herumgespritzt. Wegen des ohne irgendwelche Spannungen in dem Kunststoff großen Querschnitts des Kunststoffes, der das innere

zu erzeugen. Wie bei der Anordnung nach F i g. 1 be- 20 Lagerteil umgibt, neigt ein solcher Kunststoff rings

findet sich das Laufteil 19 der das Kunststoffgehäuse um das innere Lagerteil in hohem Maße zum

aufweisenden Lageranordnung unter den Gießbedin- Schwinden und bewirkt, daß das Lager festgesetzt

gungen in einem spannungsfreien Zustand und in und die gewünschte Drehbarkeit des Lagers verhin-

einem Drehungen zulassenden, flächenhaften Eingriff dert wird. Um dem inneren Lagerteil eine Drehung

mit dem inneren Lagerteil. Es besteht im wesentli- 25 zu ermöglichen, nehmen die üblichen Verfahren, wie

chen keine Tendenz für ein Aufschrumpfen des oben angegeben, zu Mitteln Zuflucht, die ein deutli-

Kunststoffes auf das innere Lagerteil oder ein durch ches Spiel ergeben. Solche zusätzlichen Operationen

Schwinden bedingtes Abheben von dem äußeren Ge- sind nicht nur kostspielig, sondern, wie bereits ausge-

häuse. führt, ermöglichen nicht eine genaue Einhaltung des

Bei der Herstellung des Kunststoffgehäuses 15 30 Spieles auf einem Wert, der bei vielen kritischen Ankann eine Form 20 Verwendung finden, wie sie Wendungen gefordert werden muß.
F i g. 4 zeigt. Diese Form besteht aus einer oberen F i g. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform, die ein und einer unteren Hälfte 21 bzw. 22, die nach dem äußeres Kunststoffgehäuse 28 in Form eines Verbin-Zusammensetzen einen Gießraum 23 bilden, der, wie dungsgliedes umfaßt. Beide Enden dieses Gehäuses aus F i g. 4 ersichtlich, der gewünschten Form des 35 sind mit öffnungen 29 zur Aufnahme sphärischer Gehäuses entspricht. An einem Ende der Form ist Lagerteile 30 versehen. Wie bei der Ausführungseine Einsatzschraube 24 vorgesehen, die dazu dient, form nach F i g. 3 wird das Gehäuse 28 in einer ereinen Gehäuseansatz mit einer Gewindebohrung zu sten Operation gegossen, und es werden dann die versehen. Bei der in F i g. 4 dargestellten Form ist am Laufteile aus Kunststoff unmittelbar in die öffnunrechten Ende eine Einzelöffnung 25 zum Einspritzen 40 gen 29 eingegossen.

des Kunststoffes in den Formhohlraum 23 ange- Es sei bemerkt, daß in jeder der oben beschriebe-

bracht. nen Lageranordnungen das Laufteil aus Kunststoff in

Nachdem das Kunststoffgehäuse, hergestellt wor- seinem durch das Einspritzen erzielten Zustand das

den ist, wird es in eine weitere Form 26 eingebracht, innere Lagerteil auf seiner ganzen Fläche berührt

wie sie F i g. 5 zeigt. 45 und eine Drehung dieses Teils zuläßt, während es mit

Diese Form nimmt auch das innere Lagerteil 17 der die Gehäuseöffnung begrenzenden Wandfläche

auf. Der nur in geringem Maße schwindende Kunst- unverdrehbar in Eingriff steht. Der Kunststoff des

stoff, der zur Herstellung des Laufteils 19 Verwen- Laufteils, der sich in die Einfüllöffnung erstreckt, die

dung findet, wird in den Zwischenraum zwischen in dem Gehäuse vorgesehen ist, sichert das Laufteil

dem inneren Lagerteil und dem Gehäuse durch die 50 gegen ein Verdrehen innerhalb des Gehäuses. Statt

Einfüllöffnung 27 eingespritzt. Wie oben ausgeführt, dessen können auch die Wandungen der Gehäuseöff-

wird der Kunststoff bei einem Druck eingespritzt, der nung mit Vertiefungen versehen sein, die eine Dre-

gerade ausreicht, um den Zwischenraum zwischen hung des Laufteils verhindern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 Schiebung des inneren Lagerteils erzeugt wird, hat Patentansprüche: das Laufteil bei seiner elastischen Zusammenziehung auf seine ursprünglichen Abmessungen nach der

1. Verfahren zur Herstellung einer Lageran- Aufhebung des Druckes nicht nur die Tendenz, sich Ordnung durch Einspritzen eines Laufteils aus 5 wiederum fest an das innere Lagerteil anzulegen, Kunststoff in einen engen Zwischenraum zwi- sondern auch von dem äußeren Gehäuse zu trennen, sehen der Wandfläche einer Gehäuseöffnung und Endlich hat eine solche Deformation des Laufteils der äußeren Umfangsfläche eines konzentrisch in auch noch die Folge, daß der Kunststoff geschwächt die Gehäuseöffnung eingesetzten inneren Lager- und seine effektive Belastbarkeit vermindert wird,
teils, dadurch gekennzeichnet, daß ein io Es ist weiterhin bekannt, ein dickes Trennmittel Kunststoff geringer Schwindung bei minimalem auf die Außenfläche des inneren Lagerteils aufzutra-Spritzdruck und einer entsprechend hohen Tem- gen, bevor der Kunststoff zur Herstellung des Laufperatur eingespritzt wird. teils eingespritzt wird. Nach dem Erhärten des

2. Anwendung des Verfahrens nach An- Kunststoffes wird das Trennmittel entfernt, um das spruch 1 auf eine Lageranordnung mit einem 15 gewünschte Spiel zu erhalten. Bei der Entfernung des Kunststoffgehäuse, gekennzeichnet durch eine Trennmittels wird die Spannung in dem Kunststoff Schmelzverbindung zwischen Laufteil (19) und aufgehoben, jedoch kann dann das Laufteil unter Gehäuse (15). Verminderung des Spiels schwinden. Wenn das ursprünglich auf das innere Lagerteil aufgebrachte

20 Trennmittel nicht dick genug ist, um dieses zusätz-

liehe Schwinden zu kompensieren, hat das Laufteil

trotz der Anwendung des Trennmittels die Tendenz, sich auf dem inneren Lagerteil festzusetzen und da-

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur durch die erwünschte freie Drehbarkeit zu beein-

Herstellung einer Lageranordnung durch Einspritzen 25 trächtigen. Selbst wenn das Trennmittel dick genug

eines Laufteils aus Kunststoff in einen engen Zwi- ist, um das Schwinden des Kunststoffes vollständig

schenraum zwischen der Wandfläche einer Gehäuse- zu kompensieren, kann das verbleibende Spiel nicht

öffnung und der äußeren Umfangsfläche eines kon- genau vorherbestimmt und nicht gewährleistet wer-

zentrisch in die Gehäuseöffnung eingesetzten inneren den, daß die Lagerfläche des Laufringes genau der

Lagerteils. 30 Lagerfläche des inneren Lagerteils komplementär ist.

Ein solches Verfahren ist aus der USA.-Patent- Auch hier besteht dann wieder die Gefahr, daß sich schrift 2 932081 bekannt, die ein Lager offenbart, das Laufteil von dem äußeren Gehäuse löst und dabei dem ein Lagerteil mit einer kugelförmigen Um- durch Störungen verursacht.

fangsfläche in ein Gehäuse mit ebenfalls kugelförmi- Es ist weiterhin aus der USA.-Patentschrift

ger innerer Wandfläche eingesetzt und der Zwischen- 35 2 970 869 eine Lageranordnung mit einem inneren

raum zwischen dem inneren Lagerteil und dem Ge- Lagerteil bekannt, das in der Öffnung eines Gehäuses

häuse mit Polyamid oder Polyurethan ausgespritzt durch ein Laufteil aus Kunststoff gehalten ist, bei

ist. Obwohl das Lauf teil so dünn gehalten werden dem ein Kunststoff verwendet werden soll, der nach

soll, wie es die Montierbarkeit der Lageranordnung dem Härten nur noch in geringem Maße schwindet,

zuläßt, schrumpft bei dem bekannten Lager das 40 Durch die Anwendung eines solchen Kunststoffes

Laufteil aus Kunststoff auf das innere Lagerteil auf, werden aber nicht die Probleme beseitigt, die da-

so daß ohne zusätzliche Maßnahmen die gewünschte durch entstehen, daß durch das Einspritzen des

Drehung des inneren Lagerteils innerhalb des Lauf- Kunststoffes im Kunststoff selbst Spannungen entste-

teils verhindert oder zumindest erheblich gestört hen, die nicht nur nach dem Erhärten zu einem ela-

wird. Außerdem besteht die Gefahr, daß das Laufteil 45 stischen Zusammenziehen des Kunststoffes, sondern

von dem Gehäuse wegschrumpft und sich dadurch auch schon während des Aushärtens zu einem

von dem Gehäuse trennt. Eine solche Trennung gibt Schwinden führen. Daher treten auch bei dem aus

dem Laufteil die Möglichkeit, in dem Gehäuse selbst der USA.-Patentschrift 2 970 869 bekannten Lager

zu rotieren. Hierdurch kann eine schnelle Zerstörung die vorstehend behandelten Mangel auf, die zu Stö-

des Lagers eintreten, weil die Wandung des Gehäu- 50 rungen bei der Verwendung des Lagers führen kön-

ses in üblichen Lageranordnungen nicht besonders nen.

gut bearbeitet ist und daher nicht die Qualität einer Endlich ist es allgemein aus dem »Kunststoff-Ta-Lagerfläche hat, wie es bei der Außenfläche des in- schenbuch«, 16. Auflage, 1965, S. 212, bekannt, daß neren Lagerteils der Fall ist. Daher ist bei dem Lager bei der Verarbeitung von Polyamid auf Kosten der nach der USA.-Patentschrift 2 932 081 vorgesehen, 55 Leistung mit hohen Formtemperaturen gearbeitet das Laufteil aus Kunststoff durch eine axiale Auslen- werden muß, wenn möglichst spannungsfreie Teile kung des inneren Lagerteils nach dem Erhärten des mit einheitlichem Gefüge gewünscht werden. Die Kunststoffes aufzuweiten. Dabei erleidet auch das Anwendung hoher Temperaturen ist jedoch bei der Gehäuse eine Deformation, um eine Ausdehnung des Herstellung von Lageranordnungen nach dem einLauf teils zu ermöglichen.-Lageranordnungen mit 60 gangs genannten Verfahren nicht möglich, weil daderartig verformbarem Gehäuse sind jedoch nur be- durch die als Form wirkenden Lagerteile Volumenschränkt verwendbar. Sie können beispielsweise nicht änderungen erfahren, die einen einwandfreien Sitz in solchen Fällen verwendet werden, in denen zu er- des Laufteils im Gehäuse und die angestrebte, spielwarten ist, daß sie weiteren Deformationen ausge- freie Halterung des inneren Lagerteils nicht gewährsetzt sind; denn dies würde eine weitere und unbe- 65 leisten.

stimmte Deformation des Laufteils zur Folge haben. Infolgedessen liegt der Erfindung die Aufgabe zu-

Auch dann, wenn das Spiel zwischen dem inneren gründe, das eingangs beschriebene Verfahren so zu

Lagerteil und dem Laufteil durch eine axiale Ver- verbessern, daß eine Lageranordnung entsteht, bei