DE1575563A1

DE1575563A1 - Selbstschmierendes Lager und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1575563A1
Application number: DE19671575563
Authority: DE
Inventors: Michel Eudier
Original assignee: METALLURGIE FRANCAISE
Current assignee: METALLURGIE FRANCAISE
Priority date: 1966-01-07
Filing date: 1967-01-03
Publication date: 1970-01-29
Also published as: ES335301A1; GB1147243A; FR1473097A

Description

Selbstschmierendes Lager und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstschmierendes Lager und insbesondere auf ein leiselaufendes Lager sowie auf ein Verfänren zu seiner Herstellung.
Wenn eine Welle in einem selbstschmierenden Lager, d:h. in einem porösen, beispielsweise durch Verdichten von Metallpulver gefertigten Lage rotiert, dessen Poren mit Schmiermittel gefüllt sind, beobachtet man die Ausbildung von Vibrationsphänomenen, die ein relativ starkes Geräusch verursachen, wenn auf das Lager nur geringe oder praktisch keine Kräfte "rirken. Diese Erscheinung ist für gewisse Anwendungsbereiche, wie beispielsweise bei Elektrophonen, sehr störend.
Der Grund für diese Vibrationserscheinungen ist darin zu sucnen,-daß zwischen Welle und Lager ein Zwischenraum existiert, der mehr oder minder vollständig mit Schmieröl gefüllt ist, das aus dem Lager stammt. Dieses Öl rotiert frei zwischen Lager und Welle und da im allgemeinen eine sehr geringe Last aufgeprägt wird, besteht keinerlei Grund dafür, daß die Lage der Welle gegenüber der Lagerachse fixiert ist. Die Welle wird zu einer Nutationsbeweöung angeregt, d.h. sie dreht sich um sich selbst mit der aufgeprägten Geschwindigkeit, während ihre Achse langsam einen Kreisbogen mit sehr geringem Radius besenreibt. Diese letztere Bewegung erzeugt Schwebungen, die Ursprung für das Geräusch sind.
Man hat daran CDedacnt, daß diese Bewegung durch eine sehr starke Verrin`erung des Spiels zwischen Lager und @#'elle aÜsreichend gehemmt werden, und diese Lösung wurde bisher allgemein angewandt; aber abgesehen da`ron:, daß sie eine paarweise- Zuordnung. von Welle und Lager erfordern würde oder eine äußerst genaue Fabrikation, ist sie mit dem Mangel behaftet, daß eine angemessene Schmierung nicht mehr möglich ist, denn die Dicke eines Ölfilms kann bzw. darf nicht unter einen gewissen Wert verringert werden Es existiert in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Welle ein minimales Spiel, unterhalb dessen der Ölfilm zufällig aufreißen und das La.-.er (fest)fressen kann.
Ziel der Erfindung ist daher eine Beseitigung dieser Mängel, und zwar durch Erzeugung lokaler Ölüberdrucke um die Welle' die sich mit einer geringen Verschiebung der Welle extrem stark ändern.
Gemäß der Erfindung hat das Spiel zwischen-der Lagerbohrung und dem äußeren Umfang des Teils der Welle, der in dieser Bohrung läuft, einen in zyklischer Weise um die Welle sich verändernden Wert. Der Wert dieses variablen Spiels ändert sich in erster. Näherung sinusförmi" in der Weise; daß die delle bei Rotation eine Druckverminderung oder "Depression'" dort hervorruft, wo das Spiel. am größten ist und das durch IZitnanme das Öl in dein Bereicri komprimiert wird, wo das Siel am geringsten ist.. .
Die Erfindung wird nacrlfolgend meng im einzelnen unter Bezugnahme auf die als Beispiel an``egebenen Ausführungsformenbeschrieben. Diese Beschreibung bezieht sich auf die angefügten Zeichnungen: es zei:en: Fig. 1 einen Schnitt senkrecht zur Lagerachse durch ein erfinduntysgemäßesLager; fi:. 2 sehematiscr. ein Herstellungsverfahren für ein Werkzeu:, aas zur Herstellung einer Lagerbohrung gemäß Fig: 1 braucnbar ist; und FiG. 3 analo.- zu Fig. 1 eine Ausführungsvariante.
Fig. 1 zeigt aen uersc=niitt eines Laers 1, das durch Fritten oder Sintern von Metallpulver er=?alten c:urde unä dessen Porer- mit @etim@@rr#ittel =efUllt sind. Eine rotierende ,lelle äreat sich in dit2se:a Lager 1.
Ge!nä:3 -enrfin@:uii_ iiat das Spiel üt.iscae#: gelle 2 und t#oiirui- :Jes Lagers einen i.r. @w tase@rpr ;-"eise um-Iie Welle ver_ är@.derl.cren - @°'rt, ::r vor --u @sveise -lätei@er Sinus -esetz Variiert Beispiel Wenn das,Spiel 4 eines Lagers von etwa 20 mm Innendurchmesser größenordnungsmäßig 30 /u an Stellen ausmacht, wo das Spiel am größten ist und 3 /u in den Bereichen, wo das Spiel ein Minimum erreicht, kann man in erster Näherung: abschätzen, daß der im mitgenommenen Ö1 erzeugte Druck in der Gegend von kg/cm2 liegen wird. Wenn die Welle zu Vibrationen neigt und zu einer Verminderung des Spiels durch Verlagerung um 1 /u, verändert sich der Druck auf etwa 14 kg/em2 und wenn das Spiel 1 /u unterschreitet, wird der Druck in der Gegend von , ?) k@/em2 liegen. Es folgt daraus eine Stabilisierung der Welle,. auf die, 'wenn ihre Lage an mehreren Punkten ihres Umfanges, und zumindest an drei Punkten-genau-eingerichtet ist, ein Druck wirkt, wenn sie .die Tendenz hat, sicn zu verlagern. Ein mit vier Punkten minimalen Spiels ausgeführtes Lager mit Passungen (tolerances) der angegebenen Art erzeugt ein permanentes Geräusch, das ,_@rößenordnungsmäßig um 2 Dezibel geringer :st als bei einem gec-.öhnlichen System delle-Lager mit einem Spiel von 3 @u, das zu Vibrationen angeregt wird. Dieser Geräuschpegel entspricht demjenigen einer Welle, die in einem rotationszylindrischen Lager rotiert, in Bereichen, in denen keine Vibrationen auftreten.
Die Bohrung kann in folgender Weise ausgeführt werden: Es ist schwierig, ein sich sinusförmig veränderndes Spiel zu erzeugen, aber eine dem angenäherte Form funktioniert praktisch genauso gut und im nachfolgenden wird unter Bezugnahme auf. Figo 2 ein Fabrikat ionsverfanrenIesehrieben, das die in Fig: 1 gezeigte Form ergibt. Es besteht darin,-daß man unter Kraftani%rendung einen Kern 5, der der gewünschten Endform (der Bohrung) nahekommt, durch das Lager hindurchtreibt (passer en force). Die Herstellung dieses Kerns kann ausgehend von einem rotationszylindrischen Kern erfolgen, dessen Durchmesser dem Durchmesser bei maximalem Spiel entspricht und der dann mit einer Schleifschebe 6 an den gewünschten Stellen abgearbeitet wird, wobei man den Kern um eine bestimmte Strecke in entgegengesetzter Richtung zu der herzustellenden Abnehmurg oder "Vertiefung" ausmittig lagert. Die Verlagerung der Mittelpunkte kann mathematisch bestimmt werden. Man mußdann diesen Arbeitsgang sooft wiederholen, wie "Vertiefungen'° erzeugt u-,rden sollen. 'Während der Schleifbearbeitung rotiert also der Kern um eine gegenüber dem Kern 5 exzentrische Achse 7. Fig. 3 zeigt eine Ausführungsvariante, bei- der das Lager 8 eine Bohrung 9 von kreiszylindrischer Form aufweist, indem eine Welle 10 rotiert, die eine solche Form bzw. einen solchen Querschnitt hat, daß das Spiel 11 zwischen Bohrung und Weile in zyklischer Weise um die Welle veränderlich ist. Vorzugsweise: ändert-sich dieses Spiel gemäß einem Sinusgesetz. Die soeben beschriebenen Ausführungsformen gewährleisten die Ausbildung von lokalen Ölüberdrucken um die Welle, die sich in extrem starker Weise mit geringen Verschiebungen der Welle verändern. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungseinzelheiten beschränkt, die verändert werden können, ahne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Claims

Patentansprüche . --------------- l . - Selbsts.elimierendes Lager, gebildet-durch einen porösen Körper aus gesintertem Metallpulver, dessen Poren mit einem Schmiermittel gefüllt sind und in dessen, Bohrung eine rotierende Welle angeordnet ist, d a d u r c n g e k e n n z e i c h -n e t , daß sich das Spiel (4 bzw. l i.) zwischen Lagerbohrung (3 bzw. 9) und Umfang des Teils der .Welle (2 bzw. 10), der in dieser Bohrung untergebracht ist, in ayklisciier ;-.'eise um die Welle herum ändert.
2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der @,Jert @ deS Spiels praktisch sinusför;fil.ag um die ;:e110 ändert.
3. Lader nacn Anspruch ? , dadurch :ekennzeichnet, daß die Welle (2) einen kreisförmigen Quersc:initt tiat und die Bohrung (3) des La,@.;ers eine tewellt-zylindrische Oberfläche mit "Ausbauchungen" bzw. "Vertiefungen" längs von I1antellinien parallel zur Achse der Welle, durch =die ein Spiel (4) fest,elegt Wird, dessen Wert sich in zyklischer Weise um die Welle herum ändert (Fi,g. 1). J+.
Lager nach Anspruch 1, dadurch gekenn21-eichnet,:daß die Bohrung (g) einen kreisförmigen Querschnitt hat und der Teil der Welle (10), der in dieser Bohrung untergebracht ist, eine gewelltz-ln drische Oberfläche rat, mit "Ausbauchung en" bzcr. "Vertiefungen" län`s von Mantellinien parallel zur Achse der Welle, die ein Spiel (11) bestimmen, dessen Wert wich in zyklischer Weise um die Welle herum ändert (Fis. 3).
5. Lager nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß das ..Spiel zwischen Welle und Bohrung in zyklischer Weise zwischen 3 und 30 /u variiert.'- -6, Lager nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zumindest 3, vorzugsweise 4 Punkte minimalen Spiels längs des UF-afanges der Weile. Verfahren zur Herstellung eines selbstschmierenden Lagers . nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst in an sich bekannter-Weise ein Lager herstellt, dessen Bohrung einen kreisfermigen Querschnitt hat und dann diese Bohrurig durch Durchtreiben eines Kernes unter Kraftanwendung verformt, dessen ' quersehnitt dem zu erzielenden gewellt-zylindrischen Querschnitt entspricht arid der ausgehend von einem kreiszyiIndrisohen Barren durch. Schleifbearbeitung an-dessen Wang mittels einer rotier. renden Schleifscheibe erhalten wird, deren Achse parallel zur Achse des Barrens aeordnet ist, indem man zwischen dem Barren und der Achse der (rotierenden) Schleifscheibe Relativbewegungenerzeugt, die aufeinanderfolgenden Rotationen.des Barrens um: exzentrisch zu seiner AQhse.gelagerte Achsen entsprechen, die um die Barrenachse gls@.ohmä8.g verteilt sind und von dieser den deichen Abstand haben.