DE2024789A1

DE2024789A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Massenherstellung von Gelenklagern

Info

Publication number: DE2024789A1
Application number: DE19702024789
Authority: DE
Inventors: Neil William Greendale; Harris Bernard Fox Point; Wis. Butzow (V.St.A.)
Original assignee: Rexnord Inc
Current assignee: Rexnord Inc
Priority date: 1969-05-21
Filing date: 1970-05-21
Publication date: 1970-11-26
Also published as: GB1288877A; US3974009A

Description

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Wienersir.2,T.Müin.793J570,79317g2

Dou/826 565 München-Pullach, den 19. Mai 1970

REX CHAINBELT INC., 4701 West Greenfield Avenue, Milwaukee, Wisconsin 53 201 - USA

Verfahren und Vorrichtung zur Massenherstellung

von Gelenklagern

Die Erfindung "betrifft ein Gelenklager, das aus einem Kugelstück und einem Außenkörper (Außenlaufring) besteht, der das Kugelεtuck umgreift und aus einem mit Kunstfasern verstärkten Werkstoff besteht und eine reibungsarme Lauffläche hat) die in unmittelbarem Kontakt alt dem Kugelstück steht· Das Kugelstück weist eine Mittelbohrung und kreisförmige, flache Stirnflächen auf, die senkrecht zur Achse der Mittelbohrung verlaufen« Die Breite des KugelStückes ist der Abstand zwischen diesen Stirnflächen.

Der das Kugelstück umgreifende Außenkörper hat einen sphärischen Innenraum mit einem Innendurchmesser, der dem Außendurchmesser des Kugelstückes entspricht. Der Außenkörper hat parallele Stirnflächen und der Abstand zwischen ihnen ist die Breite des Außenkörpers. Die Breite des Außenkörpers ist normalerweise kleiner als die Breite des Kugelstückes, um eine Relativwinkelbewegung des Kugelstückes und des Außenkörpers zu ermöglichen, wobei der Außenkörper mit dem Kugelstück in vollem Kontakt steht. Das Kugelstüok hat

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nämlich "vorspringende Enden". EinfachheitshäTber wird in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung der Bereich des Kugelstüokes zwischen diesen Enden, als der "Außenkörperbe-. reich" des Kugelstückes bezeichnet«

In der Praxis ist der Außenkörper des Gelenklagers in einem starren Gehäuse befestigt und von diesem Gehäuse gestützt. Zu diesem Zweck ist der Außenkörper so ausgebildet, daß er einen zylindrischen Außenumfang hat, welcher der zylindrischen Bohrung des Gehäuses entspricht»-

Es ist handelsüblich wichtig, daß das Kugelstück vor und nach der Befestigung des Außenkörpers im Gehäuse ein bestimmtes Drehmoment hat· Dieses Drehmoment ist die Kraft in Zoll/Pfund, die zum Drehen des Kugelstückes im Außenrkörper und um die Achse seiner Bohrung erforderlich ist; Ein Nulldrehpunkt bedeutet ein Kugelstück mit einem maximalen Spiel·

Daher muß der Außenkörper im Gehäuse so sitzen, daß nur eine Axialeioherung erforderlich ist, die durch eine Haftverbindung oder mit Hilfe eines beliebigen, geeigneten Sicherungsringes oder gestauchter Bundringe erzielt werden kann« Dies bedeutet auoh, daß der Außenkörper axial selbsttragend sein mufl und stellt eine besonders schwierige Anforderung an die Festigkeit, wie nachfolgend beschrieben wirdi

Bei der Herstellung von Lagern mit Metallbuchsen wird bekanntlich ein langes Rohr zum Erhalt einer Anzahl Buchsen in Stücke bestimmter Länge geschnitten« Die Größe des

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Innendurchmessers des Innenraumes der einzelnen Büchsen kann dann getrennt festgelegt werden* Er kann sogar nach der Fertighearbeitung der einzelnen Buchsen innerhalb bestimmter Grenzen auf bekannte Weise größer oder kleiner gemacht werden.

Bei der Herstellung von Metallgelenklagern können ihre Außenkörper nach der Fertigstellung ausgedehnt werden, um die gewünschte Passung zu erzielen. Solche Lageranordnun-

gen werden nach, ihrer Fertigstellung hinsichtlich ihres ä

Drehmoments geprüft und entsprechend gruppiert. Ist die Passung zu fest, so kann sie durch. Druckbeanspruchung der Außenbereiche des die Außenkörper bildenden Metalls gelokkert.werden.

Dieses Probieren und Nacharbeiten von Lagern mit Metallaußenkörpern ist unmöglich bei lagern mit Außenkörpern aus anderen Werkstoffen. Biese Außenkörper, wie die erfindungsgemäßen, müssen die gewünschte Passung schon bei ihrer Fertigstellung erhalten.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gelenklager werden λ die Kugelstücke, die auf einer Spindel, die sich durch, die. Bohrungen der Kugelstücke erstreckt, aneinandergefügt, sind, mit einem Überschiebärmel aus einem Gewebe aus einem reibungsarmen Werkstoff überzogen, der später unter Wärmebehandlung schrampft^ Die Spindel zusammen mit den mit dem Überschiebärmel überzogenen Kugelstücken wird gedreht und ein mit Kunstharz getränktes Wickelband aus Glasfasern wird spiralförmig um den Überschiebärmel in solchen Winkeln gewickelt, daß die Fasern bzw. das Gewebe nur die angrenzenden Enden aneinanderliegender Kugelstücke über- ·

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brücken. Dann wird das Kunstharz ausgehärtet, um ein steifes Rohr zu erhalten, das eine Reihe von Außenkörpern für die darin befindlichen Kugelstücke bildet.

Das ganze Rohr oder kürzere Rohrstücke werden bearbeitet, um den gewünschten Außendurchmesser zu erhalten. Man kann aber das Rohr in einzelne Stücke entsprechend der gewünschten länge der Gelenklager schneiden und dann diese Stücke zum Erhalt des gewünschten Außendurchmessers entsprechend dem Innendurchmesser der Gehäusebohrung bearbeiten.

Erfindungsgemäß wird eine billige Massenherstellung von Gelenklagern ermöglicht. Der Überschiebärmel ist nahtlos. Die den Überschiebärmel gegen die Spindel andrückenden Fasern bzw. Strähnen werden ganz gleichmäßig um den gesamten Bereich des Überschiebärmels gewickelt. Auf diese Weise können übereinstimmende Gelenklager gleicher Größe mit einer verhältnismäßig großen Geschwindigkeit hergestellt werden, die allen Anforderungen hinsichtlich des Drehmoments genügen.

In den Zeichnungen zeigen:

Pig. 1 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäß hergestellten Gelenklagers in einem starren Metallgehäuse, das weggebrochen im Schnitt dargestellt ist;

Fig. 2 die Vorrichtung zur Herstellung der Gelenklager bzw. die Spindel mit einer Reihe von ihr getragener Kugeln, die zwischen an den Spindelenden vorgesehenen Schaubenmuttern angeordnet sind, welche die KugelBtücke endweise fest aneinandergefügt halten; ferner den Überschiebärmel, welcher ein

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Stück einer in einer Rolle gewickelten Übersehiebärmelbahn darstellt und mit welchem die Kugelstücke überzogen sind, die er nach seinem Zusammenschrumpfen enganliegend umgreift; die in einer Wickelmaschine angeordneten Spindelenden; das Wickelband, das um den Überschiebärmel gewickelt wird urfLdie schematisch dargestellten Pasersträhnen, die von Haspeln abgehaspelt werden und durch das in einem Trichter des hin und her gehenden Schlittens der Wickelmaschine enthaltene Kunstharz geführt werden.

Pig. 3 die Gelenklagerreihe mit den spiralförmig teilweise gewickelten Strähnen;

Pig, 4 ein Endstück der fertiggestellten Gelenklager mit dem Pasergeflecht vor der Wärmebehandlung zum Aushärten der Kunstharzmasse;

Pig. 5 eine Ansicht, im vergrößerten Maßstab, des Außenkörpers der Gelenklager zwischen angrenzenden Kugelstücken, der in Porm eines ausgehärteten Rohres die Zwischenräume zwischen den Kugelstücken überbrückt;

Pig. 6 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Endes des aus den Kunstfasern mit dem Kunstharz gebildeten, ausgehärteten Rohres, nachdem die röhrenförmigen Kerne entfernt worden sind, sowie die Schleifscheiben und Messerschneiden, mit welchen der Außenkörper zum Erhalt des gewünschten Außendurchmessers bearbeitet wird und zwei angrenzende Außenkörper abgetrennt werden; und '

I¹Ig. 7 eine schematische Ansicht einiger Teile des in

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pig. 1 dargestellten Gelenklagers zusammen mit den in den Patentansprüchen verwendeten Bezugszeichen.

Das in Fig. 1 gezeigte komplette Gelenklager weist ein Kugelstück 11 und den Außenkörper 12 auf, in welchem das Kugelstück sitzt und welcher das Kugelstück umgreift. Der Außenkörper 12 sitzt mit Preßpassung im Gehäuse 13 und ist axial befestigt. Das Gehäuse 13 kann eine beliebige starre Struktur haben und weist eine zylindrische Bohrung zur Aufnahme des Gelenklagers auf.

Die Enden des Außenkörpers 12 sind parallel und der Abstand zwischen ihnen ist die in Fig.. 7 gezeigte Breite bzw. Weite WS. Die Außenausdehnung des Außenkörpers 12 ist entsprechend der zylindrischen Bohrung des Gehäuses 13 zylindrisch, während die Innenausdehnung des Außerikörpers sphärisch ist, wobei der minimale Querschnitt des Außenkörpers in seiner Mittelebene liegt. Der Hauptteil des Außenkörpers 12 ist der innerhalb der mit der gestrichelten Linie S in Fig. 7 angedeuteten, gedachten Sphäre liegende Teil· Die übrigbleibenden "Ecken" G des Außenkörpers erstrecken sich von der Mittelebene bis zu seinen Enden und liegen außerhalb der gedachten Sphäre S. Die Weite WB des Kugelstückes 11 ist der Abstand zwischen den Stirnflächen 18, während der "Außenkörperbereich" des Kugelstückes der sphärische Bereich zwisohen den Ebenen ist, die von den Enden des Außenkörpers beschrieben sind, wie mit Pfeil SA angedeutet.

Wie in Fig. 5 gezeigt, besteht der Außenkörper 12 aus einem ausgehärteten Material 14, das mit Glasfasern 15 verstärkt ist, wobei der Außenkörper ferner ein reibungsarmes Material oder -gewebe 16 aufweist, das in unmittelbarem Kontakt mit dem Kugeistüok steht»

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Jedes Kugelstück 11 ist aus einer geeigneten Stahllegierung mit der erforderlichen Yerschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit maschinell hergestellt worden und weist eine zylindrische Mittelbohrung 17 zur Aufnahme der (nicht gezeigten) Welle bzw. des von der Kugel zu stützenden Teils auf. Das Kugelstück hat flache kreisförmige Stirnflächen 18, Die gesamte sphärische Oberfläche 19 zwischen den Stirnflächen 18 bildet die lauf- oder Auflagerfläche des Kugelstückes und ist zum Erhalt der erforderlichen Enddimension geschliffen worden und kann auch zum Erhalt der erforderlichen Glätte eloxiert oder elektroplattiert werden, "

Zur Durchführung der Erfindung sind die Kugelstücke 11 auf zylindrischen Spindel 20 endweise in Reihe aneinandergefügt, wobei die Spindel 20 mit Gleit- bzw, Peinpassung in den Bohrungen 17 sitzt, so daß die Kugelstücke ohne Spiel auf der Spindel sitzen.

Die länge der Spindel 20 ist wesentlich durch ihren Durchmesser und ihre Steifigkeit sowie durch die Größe der zu verwendenden Wickelmaschine bedingt. Als ein typisches Beispiel kann eine Spindel mit einem Durchmesser von 5/8-ZoIl eine Länge von vier Fuß haben und eine Gruppe von achtundvierzig Kugelstücken mit einer Länge von 5/8-Zoll tragen. Ähnlicherweise kann eine Spindel mit einem Durchmesser von 1 1/4-Zoll eine Länge von zehn luß haben und sechsundfünfzig Kugelstücke mit einem Durchmesser von 2 1/2-Zoll tragen.

Die beiden Enden der Spindel 20 sind mit Totpunktlagern und mit Gewinden zur Aufnahme der Schraubenmuttern 21 versehen. Zumindest ein Ende der Spindel 20 ist auch mit

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einem Schlitz zur Aufnahme eines An trie IBb eil s versehen, wie in der zeichnung gezeigt. Ein röhrenförmiger Kern 22 ist auf der Spindel 20 zwischen jeder Schraubenmutter 21 und den Stirnflächen 18a der Kugelstücke 11a an den Enden der Kugelreihen angeordnet.

Die Schraubenmuttern 21 halten sämtliche auf der Spindel 20 aneinandergefügten Kugelstücke 11 fest, so daß sie an ihren Stirnseiten in satter Anlage miteinander stehen, wobei die Schraubenmuttern festgezogen sind, damit sie die Kugelstücke und die Kerne auf der Spindel fest halten und sie daran hindern, eine Dreh- oder Axialbewegung auszuführen. Bis zu einem gewissen Grad trägt die auf die Spindel ausgeübte Spannung zur Starrheit der Anordnung bei.

Es ist notwendig oder zumindest wünschenswert, daß das auf die Kugeistücke aufzutragende Kunstharz- daran gehindert ist, zwischen die Kugelstücke zu fließen und in den begrenzten Spielraum um die Spindel herum in die Bohrungen einzutreten. Zu diesem Zweck kann ein Abdichtungsmittel zwischen den aneinanderliegenden Stirnflächen 18 der Kugelstücke 11 vorgesehen sein. Dieses Abdichtungsmittel kann ein halbflüssiger Überzug sein, der auf die Stirnflächen 18 der Kugeistücke vor ihrer Aneinanderfügung aufgetragen wird, oder aus (nicht gezeigten) dünnen Unterlegscheiben bestehen, die zwischen den Kugelstücken auf der Spindel vorgesehen sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Gewebes 16 ist in der Parallelanmeldung beschrieben, auf welche Bezug genommen wird. Im allgemeinen bestehen die Längsfäden 24 des Gewebes

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vorwiegend aus einem reibungsarmen Material, wie Teflon, und die Kreisumfangsfäden 25 aus einem haftfähigen Material, das noch nicht zusammengeschrumpft ist und zusammenschrumpft, wenn es "beispielsweise auf 30O⁰I¹ erhitzt wird, wobei seine Fäden 25 aus Dacson bestehen.

Das Gewebe kann jeder beliebigen Webart sein. Da sich das Gev/ebe leicht der sphärischen Oberfläche jedes Kugelstückes anpassen muß, darf es nicht zu dicht gewoben sein» Darüber hinaus muß das Gewebe für das aufzutragende Kunstharz, wie nachfolgend beschrieben, durchlässig sein.

Das Gewebe 16 wird zweckmäßigerweise in Form eines Überschiebärmels 26 gewebt, der eine beliebige Länge haben und bis auf weiteres in Form einer (nicht gezeigten) Rolle, aufbewahrt werden kann. Nach dem Aneinanderfügen der Kugelstücke 11 auf der Spindel 21, jedoch vor ihrer Einführung in den Überschiebärmel.26 werden sie mit einem geeigneten Scheidemittel, z.B. einer handelsüblichen Silikonlösung, überzogen. '

Nach der Abnahme des Überschiebärmels 26 von der Speicherrolle wird ein Stück davon abgeschnitten, dessen Länge um 10$ größer als die Länge der Kugelreihe ist, um einer geringen Axialschrumpfung Rechnung zu tragen, und zwar so, daß der Überschiebärmel in der Axial- oder Längsrichtung Falten bilden kann. Nach der Faltenbildung muß sich der Überschiebärmel entlang der ganzen Strecke zwischen den Kernen 22 erstrecken, wobei er die Kerne überlappen kann. Der Grad der Kräuselung muß. so bemessen sein, daß das Gewebe den kleineren Durchmesser der Kugelstücke an ihren aneinanderliegenden Stirnseiten erreicht, wenn es

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auf die sphärische Oberfläche der Kugeln angepreßt wird.

Dann werden die auf der Spindel 20 befindlichen Kugelstücke 11 zusammen mit dem Überschiebärmel 26 in einen Ofen gebracht, in welchem er kurzzeitig erhitzt wird, so daß seine Umfangsfäden zusammenschrumpfen. Verschiedene Verfahren zum Einschrumpfen des. Übersehiebärmels sind in der Parallelanmeldung erwähnt, auf welche Bezug genommen wird. Insbesondere soll die durch das auf irgendeine Weise erfolgende Erhitzen herbeigeführte Schrumpfung bewirken, daß sich das Gewebe im wesentlichen dem Außenkörperbereich der Kugelstücke anpaßt.

Nach Abkühlen der Spindel 20 und der auf ihr befindlichen Kugelstücke 11 zusammen mit dem Überschiebärmel wird die Gesamtanordnung zwischen den Antriebskopf 28 und den Wickeldorn 29 der Wickelmaschine gespannt. Das Anfangsende des Wickelbandes 30, das auf die nachfolgend beschriebene Weise aufgewickelt wird, wird zunächst mit einem Gummiband 31 oder dgl, um einen der Kerne 22 herum befestigt. Das Gummiband 31 nach Fig. 2 ist am linken Kern befestigt·

Das Wiekelband 30 besteht aus einer Anzahl paralleler Strähnen 32 aus Glasfasern 15 und dem von diesen getragenen Kunstharz, Die Strähnen werden von Haspeln 33 über den Kamm 34 auf bekannte Weise abgehaspelt.

Die Strähnen 32 können in ein Kunstharzbad eingetaucht werden, bevor sie durch den oberhalb der Spindel angeordneten Ring 35 hindurch geführt werden. Die Strähnen können aber, wie gezeigt, bei ihrer Abwärtsbewegung durch einen

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mit Kunstharz 36 gefüllten Trichter 37 und durch den das untere Ende des Trichters bildenden Ring 35 hindurch geführt werden. Ein (nicht gezeigter) loser Stopfen verschließt genügend das untere Ende des Trichters und hindert „ das Kunstharz am Auslaufen.

Der Kamm 34 und der Trichter 57 mit dem Ring 35 sind vom hin und her gehenden Schlitten 38 getragen, der auch mit einer (nicht gezeigten) Einrichtung zur Aufrechterhaltung der Kunstharzzufuhr zum Trichter versehen sein kann.

Die Auswahl des das Material 14 bildenden Kunstharzes 36 ist selbstverständlich von Bedeutung. Jedes beliebige handelsübliche Kunstharz eignet sich für Lager für bestimmte Verwendungszwecke. Im allgemeinen wird ein Epoxyharz mit verhältnismäßig guter Lagerfähigkeit bevorzugt. Durch Zugabe bestimmter Mengen eines ausgewählten Katalysators zum Kunstharz kann seine Viskosität sowie ein vorbestimmter Aushärtungszyklus in Bezug auf Zeit und Temperatur ausgewählt und periodisch reguliert werden, wie die früheren Testergebnisse zeigen.

Das flüssige Kunstharz muß eine ausreichend niedrige I

Viskosität haben, damit die Zwischenräume des Gewebes, das mit dem Kunstharz überzogen wird, durch Kapillarwirkung ganz ausgefüllt werden können. Andererseits darf keine Luft durch Kunstharz eingeschlossen werden.

Wie in der Parallelanmeldung, auf welche Bezug genommen wird, beschrieben, ist die .Spannung des Wickelbandes während des Wickelvorganges von Bedeutung. Eine Spannung von zwei bis vier Pfund pro Strähne wurde als ausreichend gefunden, um das Wickelband gespannt zu halten und um zu

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ermöglichen,- daß das Kunstharz durch den Überschiebärmel hindurch zu den aneinandergefügten Kugelstücken 11 getrieben oder gepreßt wird. Mit einer solchen Spannung wird ein Anpreßdruck von zwei "bis vier Pfund je Quadratzoll auf den Einschiebärmel 26 ausgeübt. Je nach dem Umriß der Kugelstücke 11 ist jedoch in manchen Fällen eine größere Spannung erforderlich, die womöglich auch zur Erzielung des gewünschten Verhältnisses zwischen -dem freigelegten Teflon und dem Kunstharz an den Laufflächen erforderlich sein kann.

Durch Drehen der Spindel 20 und durch die Hin- und Herbewegung des Schlittens 38 wird das Wickelband 30 um den Überschiebärmel 26 auf die in der Parallelanmeldung — auf die Bezug genommen wird — beschriebene Weise nach dem Stand der Technik gewickelt. Hierbei ist zu beachten, daß sich die Außvickelrichtung des Wickelbandes 30 nur dann ändert, wenn das Wickelband um die Kerne 22 an den Enden der Spindel 20 gewickelt wird und daß das Wickelband Endabschnitte 40 bildet, die später entfernt werden.

Das Aufwickeln des Vsfickelbandes 30 findet spiralförmig statt, so daß das Wickelband den Gtewebeüberschiebärmel 26 verformen und fortschreitend gegen die Außenkörperbereiche der Kugelstücke andrücken kann.

Wie in den Fig. 2-4 der Zeichnungen gezeigt, wird das Wickelband 30 in einem Winkel von 35° zur Ebene aufgewikkelt, die senkrecht zur Spindelachse verläuft. Dieser Winkel kann in einem solchen Ausmaß vergrößert werden^ daß die Fäden mehr in der Axialrichtung verlaufen, um die erforderliche Axialfestigkeit des fertiggestellten Gelenklagers zu erhalten, so daß sein Außenkörper in der Axial-

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richtung selbsttragend ist. Der Aufwickelwinkel darf jedoch wegen der Überbrückung der Zwischenräume zwischen den Kugelstücken seitens des Wickelbandes auch nicht zu groß sein.

Infolge der Überbrückung oder Brückenbildung des Wickelbandes in den Zwischenräumen zwischen den aneinandergefügten Zugelenden können die Fäden 15 der Strähnen 32 des Wickelbandes das Gewebe nicht vollständig gegen die aneinanderliegenden Kugelenden andrücken, wobei es von größter "Wichtigkeit ist, daß das Ausmaß dieser Brückenbildung so weit wie möglich verringert wird, damit das Gewebe 16 gegen den gesamten "Außenkörperbereich" jeder Kugel fest angedrückt wird.

Die Mindestanzahl der erforderlichen Wicklungen des Wickelbandes 30 ist allgemein durch die Wickelbandbreite oder die Anzahl der Strähnen 32 bedingt. Diese Breite und die Anzahl der Strähnen sind wiederum im allgemeinen nur durch die Größe der Wickelmaschine bedingt. Hierbei ist zu beachten, daß ein breiteres Wickelband längere Kerne 22 erfordert und zu einem etwas größeren Bandverlust an den Wicklungsenden führt.

Die Wicklung weist im wesentlichen eine Anzahl in Abstand voneinander liegender Spiralen in jeder Richtung auf, so daß eine gegebene Anzahl solcher Spiralen einen kompletten Überzug ergibt.

Zwei Bedingungen müssen hinsichtlich des Wickelmusters bzw, der Anzahl aufeinanderfolgender Wiclungen besonders berücksichtigt werden. Die Wicklung muß zunächst das Gewebe 16 des Überschiebärmels 26 fortschreitend .und gleichmüßig gegen die Kugelstücke 11 andrücken, wobei ferner

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eine minimale Anzahl übereinanderliegender Schichten oder Lagen (aus Fäden 15) zum Erhalt eines'kompletten Überzuges verwendet werden muß. Zwei Schichten oder Lagen sind also, wie gezeigt, zum Erhalt eines kompletten Gewebeüberzuges erforderlich. Die (Jeβ§3ΒΪ·?ηzahl dor erforderlichen Lagen hängt selbstverständlich von der endgültigen Größe des gewünschten Außenkörpers des Gelenklagers ab.

Sobald das Aufwickeln beendet ist, wird das Wiekelband abgeschnitten, wobei das Wickelbandende, genau wie der Wickelbandanfang, mit einem (nicht gezeigten) Gummiband, daa dem Gummiband 31 ähnlich ist, befestigt werden kann. Dann wird die Spindel 20 von der Wickelmaschine entfernt und zusammen mit den auf diese Weise überzogenen Kugelstücken in einen (nicht gezeigten) Ofen zum Aushärten des Kunstharzes 36 gebracht.

Die Spindel 20 wird dabei nur an ihren Enden gehalten. Das Kunstharz 36 kann gegebenenfalls direkt mit Infrarotoder Hochfrequenzradiostrahlen erhitzt oder die Kugelstücke 11 können durch Magnetinduktion direkt erhitzt werden. Die Spindel wird zwischen einem Drehknopf und einem Totpunkt horizontal gehalten und gedreht, so daß sich die ganze Anordnung mit etwa 30-U/miri während des Aushärtungsvorganges dreht, um ein Tröpfeln zu vermeiden.

Nachdem das Kunstharz 36 ausgehärtet worden ist, bilden das ausgehärtete Material H und die Fäden 15 ein steifes Rohr 50, worauf nach Abkühlen der Anordnung die Spindel 20 aus dem aneinandergefügten Gelenklagern entfernt wird und die Kerne 22 zwecks Wiederverwendung vom Rohr 50 entfernt werden können. Das Rohr 50 kann aufs Lager gebracht oder sofort bearbeitet werden, wie nachfolgend

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-15-beschrieben, υΐη einzelne Geleriklager zu erhalten.

Die festhaftenden Fäden 25 des Gewebes 16 des fertiggestellten Rohres 50 erstrecken sich am Kreisumfang der Ku gelctücke und sind zusammen mit den Teflonfäden 24 in das erhärtete Material 14 eingebettet. Die Teflonfäden 24 erstrecken sich in Längsrichtung und stehen in. unmittelbarer Berührung mit den sphärischen Oberflächen 19 der Kugelstücke 11. Wie in Fig. 5 gezeigt, kann das G-ewebe die Enden benachbarter Kugelstücke 11 an den zwischen den vorspringenden Enden der Kugelstücke 11 liegenden Ecken überbrücken. Dieser Raum ist mit dem ausgehärteten Material 14a ausgefüllt. Die gestrichelten Linien 12a zeigen die Enden der Außenkörper 12 bzw. des Rohres 50, sowie die Grenzen der "Außenkörperbereiche" der entsprechenden Kugelstücke 11. Wie oben erwähnt, ist es wichtig, daß sich das Gewebe 16, welches das Material 14a an jeder der oben erwähnten Ecken ■ überbrückt, so weit wie möglich in den Bereich zwischen den gestrichelten Linien 12a hinein erstreckt*

Die einzelnen Außenkörper der Gelenklager können vor oder nach ihrem Abtrennen, das durch Schneiden des Rohres 50 in Stücke in der Axialrichtung erfolgt, bearbeitet werden, um ihren Außendurchmesser festzulegen bzw. um ihre Außenoberfläche zu schleifen. Im allgemeinen werden zuerst die Kerne 22 entfernt, falls sie wiederholt verwendet werden sollen. Man kann aber zuerst die Enden 40 des Rohres 50 an Stellen in der Nähe der Stirnflächen 18a der Kugelstücke 11a an den Rohrenden abschneiden. Diese Stellen können von den Außenenden der Kerne 22 her gemessen werden, wobei durch Beseitigung der kleinen übriggebliebenen Kernteile die Stirnflächen 18a der Kugelstücke 11a zwecks nachträglicher Indexanbringung freigelegt werden.

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Es wurde gefunden, daß der Außenumfang kleinerer Außenkörper vorzugsweise durch Spitzenlos-Schleifen geschliffen werden soll. Zu diesem Zweck kann das Rohr zunächst in Stücke einer Zwischenlänge je nach der G-röße der Schleifmaschine abgeschnitten werden. Die Messerschneide kann dabei das ausgehärtete Material 14a durchschneiden, während der restliche Teil beim Abtrennen der Zwischenlängen leicht abgebrochen werden kann.

Das Rohr 50 kann gegebenenfalls an ausgewählten Stellen, die jeweils von der freigelegten Stirnfläche der Endkugel her gemessen werden, zum Erhalt kompletter und gesonderter Außenkörper fortschreitend abgeschnitten werden. Wie in !Fig. 6 gezeigt, wird das Ende des^: Rohres 50 von dem in den Bohrungen 17 der Kugeln 11 mit satter Anlage sitzenden Dorn 51 getragen und mit ihm gedreht.

Der Dorn 51 trägt unmittelbar zwei Kugelstücke 11 an einem Rohrende, während eine (nicht gezeigte) Einrichtung, wie z.B. der Reitstock einer Drehbank, das andere Rohrende tragen kann. Das Rohr 50 ist am Dorn stets axial angeordnet, so daß die Stirnfläche 18a der Kugel 11a, die sich am Ende des Rohres befindet, mit der Schulter 53 des Dornes in Anlage steht. Während sich das Rohr 50 dreht, wird die Schleifscheibe 54 in Richtung auf den Dorn vorgeschoben, um das Rohr zu schleifen und den zylindrischen Außenumfang des zweitletzten Außenkörpers zu bilden. Gleichzeitig werden die Zwillingsmesserscheiben 55 vorgeschoben, um die Stirnseiten des Außenkörpers am Rohrende zu beschneiden und zu bearbeiten. Die Spandicke der Spanabhebung durch die Messerscheiben 55 in Bezug auf die Achse der Bohrung 17 des Kugel&tückes 11 wird genau überwacht, so daß der Einschnitt bis auf etwa 0.001 Zoll von der Kugeloberfläche reicht.

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Nach Einziehen der Scheiben 54 und 55 besteht die einzige Verbindung des Außenkörpers 12 mit den angrenzenden Ausschußteilen aus einigen Fäden des Gewebes 16. Diese Fäden können mit einem anderen (nicht gezeigten) Werkzeug ohne weiteres abgeschnitten werden, das aus einem Material besteht, das weicher ist als jenes der Stirnfläche des Kugelstückes 11, so daß dieses Werkzeug das Kugelstück berühren kann, ohne es zu beschädigen« Dieses Werkzeug kann ein Handmesser oder ein selbsttätiges Werkzeug sein. Nach diesem Arbeitsgang kann das Sohr 50 bzw. das neu her- λ gestellte Kugelgelenk von der Spindel 51 entfernt und derselbe Arbeitsgang wiederholt werden.

Auf diese weise erfolgt die erfindungsgemäße Massenherstellung von Gelenklagern.

Zwei typische Möglichkeiten zum Befestigen des so hergestellten Gelenklagers mit seinem Außenkörper 12 im Gehäuse 15 sind in Mg. 1 veranschaulicht. Die Außenecke des Außenkörpers 12 ist bei 62 abgeschrägt und die Nase 63 des Gehäuses 13 umgreift die abgeschrägte Ecke und verhindert eine Verschiebung des Außenkörpers in einer Richtung, * während der Sicherungsring 64 in der Nut 65 des Gehäuses 13 eine Verschiebung des Außenkörpers 12 in der anderen Richtung verhindert.

Die "Ecken" des Außenkörpers 12 sind sonst weder vom Gehäuse 13 noch gegen Axialbeiastungen des Kugelstückes 12 gestützt. Infolgedessen ist die Axialfestigkeit des Außenkörpers 12 und die durch die Fäden 15 erzielte Verstärkung von großer Wichtigkeit. Die Fäden des Hauptteiles des Außenkörpers erstrecken sich von einem bis zum anderen Ende

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des Außenkörpers und beugen einem Bruch des Außenkörpers unter Radialbelastungen entlang seiner Mittelebene vor. Daher ist der erfindungsgemäße Außenkörper insofern einzigartig, als sich diese Verstärkungsglasfasern spiralförmig um das Kugelstück herum unter gleichmäßiger Spannung im schmälsten Bereich des Außenkörpers entlang seiner Mittellinieyorstrecken, so daß bei gleicher Größe der Kugelstücke der Außenkörper im allgemeinen klexner als jeder Außenkörper nach dem Stand der Technik bemessen werden kann. Darüber hinaus verlaufen die Glasfaserlagen der "Ecken" des Außenkörpers, die sich von jedem Ende desselben erstrecken und an seiner Außenoberfläche enden, kreuzweise im ausgewählten Wickelwinkel und bilden die erforderliche Verstärkung des Außenkörpers gegen Axialbelastungen»

Da der Außenkörper aus Leichtmetall besteht, ist die darauf beruhende Gewichtsverminderung der Gelenklager von Bedeutung, wenn sie beispielsweise zum Abstützen des Wellenendes von Steuerelementen von Flugzeugen Verwendung finden.

Patentanaprüehe

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Claims

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Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Gelenklagern mit einem Metallkugelstück und einem Außenkörper aus einem reibungsarmen Werkstoff, wobei das Kugelstück sphärische Oberflächen zwischen flachen kreisrunden Stirnflächen sowie eine Mittelbohrung hat, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelstück mit einem Überschiebärmel aus einem reibungsarmen Werkstoff überzogen wird, der unter Wärmebehandlung um das Kugelstück herum zu sammensclinmpf t und einen Außenkörper bildet, worauf das Kugelstück mit dem Außenkörper auf eine Spindel angebracht und mit der Spindel gedreht wird-, während der Überschiebärmel gleichzeitig mit flüssigem Kunstharz oder dgl, getränkt wird und unter Spannung stehende Fäden um den Überschiebärmel gewickelt werden, um denselben gegen das Kugelstück anzupressen, so daß er sich der Form des Kugelstückes weiter anpassen kann, worauf die Gesamtanordnung erhitzt bzw. das Erhärten des flüssigen Kunstharzes oder dgl. ermöglicht wird, um während der Drehung der Gesamtanordnung ein ausgehärtetes Rohr zu erhalten, das den AuBenkörper des Kugelstückes bildet und nach Abnahme von der Spindel in Stücke mit dem gewünschten Außendurchmesser und mit der gewünschten Axialdimension geschnitten wird.

2. Verfahren zur Massenherstellung von Gelenklagern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelstücke auf eine starre Spindel endweise angeordnet werden, so daß sie sich zwischen zwei Kernen erstrecken, worauf sie mit einem Überschiebärmel aus "einem reibungsarmen Werkstoff überzogen werden, so daß er unter ausreichender Faltenbildung bzw. Vorkragung an den Stoßstellen zwischen den

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aneinandergefügten Kugeistücken diese mit satter Anlage umgreift, und daß die Außenseite des sich mifc der Spindel drehenden Überschiebärmels mit dem flüssigen Kunstharz getränkt wird und gleichzeitig die Fäden um den Überschiebärmel unter Spannung gewickelt werden, um diesen gegen die Kugelstücke anzupressen, wobei diese Fäden in einem kontinuierlichen Arbeitsgang spiralförmig gewickelt werden und die Wickelrichtung der Wickelspiralen an den Wickelstellen um die Kerne herum umgekehrt wird und wobei die Fäden in einem solchen Winkel gewickelt werden, daß die Kräuselungen bzw. Falten des Überschiebärmels um die Kugelstücke festangezogen werden und zwar mit minimaler Brückenbildung seitens des Überschiebärmels oberhalb der Stoßstellen zwischen den Kugelstücken, worauf die sich drehende Gesamtanordnung erhitzt bzw. das Aus- ■ härten des flüssigen Kunstharzes ermöglicht wird, um ein steifes Rohr zu bilden, das die Fäden und. den Überschiebärmel enthält, und daß schließlich das Rohr um die Kugelatücke zum Erhalt einzelner ,Stücke geschnitten und jedes Stück bearbeitet wird, um nach dem Abtrennen der Stücke ein Gelenklager mit dem gewünschten Außenkörper zu erhalten. "" ■ .

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der letzten Yerfahrensschritte darin besteht, daß das Rohr bis zu einem sehr kleinen Abstand von dem Kugelstück geschnitten wird, worauf die übrigbleibenden ungeschnittenen Fasern des Überschiebärmels zwecks vollständiger Abtrennung des Außenkörpers mit einem Handmesser durchschnitten werden, daa weicher ist als das Kugelstück.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

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einer der letzten Verfahrensschritte darin besteht, daß das verstärkte Material zum Erhalt des gewünschten Außendurohmessors geschliffen und daß das verstärkte Material und der Überschiebärmel fortschreitend geschnitten wird, um einzelne Gelenklager zu erhalten, wobei die Überbrückungsabschnitte des Überschiebärraels und das umgebende Material entfernt werden und keinen Bestandteil des fertiggestellten G-elenklagers bilden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der letzten Verfahrensschritte darin besteht, daß das Rohr in Stücke kleinerer Länge geschnitten wirdj indem das verstärkte Material und der Überschiebärmel an den jeweiligen Stoßstellen zwischen den Kugelstücken geschnitten wird.

[ 6. !Kreisförmiger Außenkörper eines Gelenklagers, der ein in V/ ihm befindliches Kugelstück abstützt und eine mit dem Kugelstück in Anlage stehende, innere sphärische Auflagerfläche, eine der Bohrung eines Stützgehäuses passende zylindrische Außenoberfläche, sowie parallele Stirnflächen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenkörper aus einem ausgehärteten Überschiebärmel (26)

besteht, der aus einem reibungsarmen, mit Kunstharz" (.36) getränkten Material (14) besteht und eine Seite aufweist, welche die Lauffläche bildet, und der mit Verstärkungsfasern überzogen ist, die sich in entgegengesetzt liegenden Spiralen von einer Stirnfläche bis zur anderen Stirnfläche des Überzuges erstrecken, und daß sich übereinanderliegende Gruppen aus parallelen Verstärkungsfasern von jeder Stirnfläche bis zur Außenoberfläche des Außenkörpers (12) erstrecken und als Verstärkung des mit dem

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Kunstharz getränkten Material gegen Axialbeiastungen dienen, die durch das Kugelstück (11) auf den Außenkörper (12) ausgeübt werden.

7. Außenkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die sich in Gruppen erstreckenden, parallelen Fasern die darunterliegenden Fasergruppen in im wesentlichen rechten Winkeln kreuzen.

8. Kreisringförmiger Außenkörper eines Gelenklagers, der da3 Kugelstück des Gelenklagers stützt und eine kugelige innere Lauffläche, welche die Laufbahn für daa Kugelstück bildet, eine zylindrische Außenoberfläche, die der Innenoberfläche der Bohrung eines Stützgehäuses entspricht, und parallele Stirnflächen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenkörper (12) aus einem Körper mit ausgehärtetem Kunstharz, einem in das Kunstharz eingebetteten Gewebe (16), dessen eine Seite die Lauffläche für das Kugelstück (11) bildet, gekreuzten Innenlagen aus parallelen Glasfasern (15), die sich in entgegengesetzt liegenden Spiralen im Kunstharz (36) von einer bi3 zur anderen Stirnfläche des Außenkörpere (12) erstrecken, und aus sich auf ähnliche Weise kreuzenden Außenlagen besteht, die sich von Jeder Stirnfläche bis zur Außenoberfläche dea Außenkörpers (12) erstrecken und den Außenkörper gegen Axialbelastungen verstärken.

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