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Trockengleitlager Die Erfindung betrifft ein Trockengleitlager, mit
einem in die Bohrung eines Gehäuses eingespreizten dünnen, federelastischen Lagerkörper
und einer gegenUber dem Lagerkörper und dem Gehäuse drehbaren Welle.
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Aus dem GM 1 863 826 ist bereits eine in ein Gehäuse einschiebbare
geschlitzte, runde Buchse bekannt, deren Enden beim Einbringen in das Gehäuse sich
übergreifen und die nach dem Einbringen in ihre runde Ausgangsform zurückfedert,
wobei sie sich mit ihrer Mantelfläche an die Gehäusebohrung anlegt.
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Es sind ferner Folienlager bekannt (US-PS 3 366 427), die aus mehreren
spiralförmig gewickelten Lagerstreifen bestehen. Bei solchen hydrodynamischen oder
hydrostatischen Lagern dienen die einzelnen Folienstreifen zur Verbesserung der
Aufteilung des Schmiermittelstroms.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hochbelastbares, spielfreies
Trockengleitlager zu schaffen, das insbesondere Kippkräfte einer Welle oder Achse
sicher aufnehmen kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in die Bohrung
des Gehäuses ein im unverformten Zustand ebener Lagerstreifen unter Beibehaltung
seiner Rückstellkraft eingespreizt ist. Der Lagerstreifen legt sich in einem Teilbereich
an die Bohrung des Gehäuses an, während im Bereich seiner Enden zwischen seiner
Mantelfläche und der Bohrung ein sichelfömiger Spalt entsteht, der durch eine in
die Innenfläche des Lagerstreifens eingebrachte Welle verkleinert wird und eine
Federanstellung der Welle bewirkt.
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Erfindungsgemäß ist es ferner vorteilhaft, wenn der Umschlingungswinkel
des Lagerstreifens größer als 3600 ist oder mehrere spiralförmige Wicklungen bildet.
Hierdurch wird ein wartungsfreies, elastisch vorgespanntes und auch raumsparendes
Lager erzielt, das beispielsweise durch Zusammenrollen eines ebenen Stahlbandes
geringer Wandstärke einfach und preisgünstig herzustellen ist.
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Bei Verwendung von Stahlband wird erfindungsgemäß mindestens eine
Oberfläche mit Gleitmaterial beschichtet. Hierzu wird vorzugsweise Polyamid oder
Polytetrafluoräthylen verwendet, das zwischen Welle und Stahlband und/oder zwischen
Welle und Gehäusebohrung eine elastische Zwischenschicht bildet, so daß Kippkräfte
der Welle elastisch aufgenommen werden können. Durch die Verwendung von beschichtetem
Stahlband besteht darüber hinaus keine Gefahr, daß der Kunststoff aus der Gehäusebohrung
herausgepreßt wird, wie dies bei Gleitlagerschalen, die vollständig aus Kunststoff
bestehen, der Fall sein kann. Ferner wird wegen der geringen Wandstärke der Kunststoffschicht
auch vermieden, daß ein Quellen des Kunststoffs eintritt. Eine Verbesserung der
Scherfestigkeit von Lagern aus mit Kunststoff beschichtetem Stahlband gegen-Uber
massiven Kunststoffbuchsen konnte. festgestellt werden.
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Die federnden Eigenschaften zur Aufnahme von Kippkräften und Kontaktspitzen
werden noch verbessert, wenn das Stahlband erfindungsgemäß auf beiden Oberflächenseiten
mit Gleitmaterial aus Polyamid oder Polytetrafluoräthylen beschichtet ist. Das Gleitmaterial
bildet in radialer Richtung Jeweils einen federnden Bereich, während das Stahlband
sich nicht verformt. Hierdurch werden Kontaktspitzen vermieden und die Lagertemperatur
bleibt gering.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind
nur Teilbereiche des Lagerstreifens mit Gleitmaterial beschichtet. Ferner kann das
Stahlband einseitig mit einem Gummibelag größerer Wandstärke beschichtet sein. Zur
besseren Haftung der Beschichtung am Stahlband können Ausmehmungen im Stahlband
vorgesehen sein, in die der Kunststoff von beiden Seiten eindringt und so eine noppenartige
Verbindung schafft. Im Bereich der Oberfläche der Beschichtung können sich hier
geringfügige Vertiefungen bilden, die der Aufnahme eines Schmiermittels dienen.
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Erfindungsgemäß ist es ferner vorteilhaft, wenn die Windungen des
Lagerstreifens mittels Ultraschall verschweißt sind.
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Weitere Vorteile, Anwendungsmöglichkeiten und Merkmale der Erfindung
ergeben sich aus den Figuren, die nachfolgend beschrieben sind, Es zeigt: Fig. 1
einen ebenen Lagerstreifen im unverformten Zustand, Fig. 2 einen radialen Schnitt
durch ein erfindungsgemäßes Trockengleitlager ohne Welle, Fig. 3 einen radialen
Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Trockengleitlager gemäß Fig. 2, wobei in die
Innenfläche des Lagerstreifens eine Welle eingebracht ist, Fig. 4 ein Lager mit
zwei konzentrisohen Lagerstreifen, Fig. 5 ein erfindungsgemäßes Trockengleitlager
mit mehreren spiralförmigen Wicklungen des Lagerstreifens, Fig. 6 einen axialen
Schnitt durch ein Trockengleitlager gemaß Fig, 5 bei Kippbeanspruchung durch eine
Welle, Fig. 7 einen ebenen Lagerstreifen gemäß Fig. 1, wobei die Enden des Lagerstreifens
abgewinkelt sind, Fig. 8 einen Lagerstreifen gemäß Fig. 1, dessen Oberfläche in
Rautenmuster mit Gleitmaterial beschichtet ist, Fig. 9 einen Lagerstreifen mit runden
Ausnehmungen zur verbesserten Haftung des Beschichtungsmaterials und Fig.10 einen
Lagerstreifen, der einseitig mit Gunnimaterial beschichtet ist,
Fig..
1 zeigt einen ebenen Lagerstreifen 1, der aus einem Stahlband 2 geringer Wandstärke
und einer Beschichtung 3 aus Kunststoff od. dgl. besteht. Die Wandstärke des Stahlbands
2 ist vorzugsweise geringer als 1 mn. Bei sehr großen Trockengleitlagern können
auch Stahlbänder von 1 oder mehreren mm Wandstärke verwendet werden. Im Ausführungsbeispiel
ist die sichtbare Oberfläche des Stahlbands 2 vollständig mit Polyamid 11 (Handelsmarke
Rilsan) beschichtet.
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In Fig. 2 ist der Lagerstreifen 1 in die Bohrung 4 eines Gehäuses
5 eingebracht. Im mittleren Bereich 6 legt sich der Mantel 7 des Stahlbands 1 vollständig
an die Bohrung 4 des Gehäuses an. Im Bereich der Enden 8 des Stahlbands 1 entsteht
zwischen dem Mantel 7 und der Bohrung 4 ein sichelförmiger Spalt 9. Durch Einbringung
einer Welle 10 in die Innenfläche 11 des Lagerstreifens 1 (Fig. 3) wird dieser Spalt
9 verkleinert und es tritt nun im Bereich der eingezeichneten Pfeile eine Federanstellung
der Welle gegenüber Lagerstreifen und Gehäsue auf. Der Lagerstreifen 1 weist mindestens
auf der Innenseite eine Beschichtung 3 auf.
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In Fig. 4 sind zwei konzentrische Lagerstreifen gezeigt, deren Innenfläche
Jeweils eine Beschichtung 3 aufweist.
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Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei
der Umschlingungswinkel des Lagerstreifens größer als 360° ist und hier mehrere
Wicklungen umfaßt. Zur Herstellung dieses Trockengleitlagers wird ein ebener Lagerstreifen
1 so eng gewickelt, daß sein Außendurchmesser geringer ist als der Durchmesser der
Bohrung 4. Das Spiel dieses Lagers kann für die beiden Drehrichtungen der Welle
unterschiedlich sein. Durch geeignete Zahl und Enge der Wicklungen kann es ermöglicht
werden, daß sich die Welle im Gehäuse nur in einer Richtung frei drehen kann, während
in der anderen Drehrichtung eine Sperrwirkung zwischen Welle und Gehäuse entsteht,
so daß der Lagerstreifen die Funktion einer Kupplung Ubernimmt. Durch eine langsame
Wanderung des Lagerstreifens 1 in der Bohrung 4 des Gehäuses 5 wird ein gleichmäßiger
Lagerverschleiß sichergestellt.
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Fig. 5 zeigt einen axialen Schnitt durch ein Trockengleitlager gemäß
Fig. 5, wobei deutlich zu erkennen ist, daß die Welle 10 nach einer Seite hin gekippt
ist. Das Lager kann sich dieser Belastung gut anpassen, ohne daß Kontaktspitzen
und damit verbundene hohe Erwärmung auftritt.
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Fig. 7 zeigt einen Lagerstreifen 1, dessen Enden 12 abgewinkelt sind.
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Diese Enden können in eine in der Bohrung 4 befindliche Nut eingreifen
und so den Lagerstreifen 1 drehfest im Gehäuse sichern (nicht gezeigt).
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In den Fig. 8 - 10 sind verschiedenartige Ausführungsformen des Lagerstreifens
1 gezeigt. Der Lagerstreifen besteht Jeweils aus einem Stahlband 2 geringer Wandstärke
und einer Beschichtung. In Fig. 8 ist die Beschichtung einseitig oder beidseitig
in einem Rautenmuster aufgetragen. Beim Gegenstand von Fig. 9 weist das Stahlband
2 runde Ausnehmungen 13 auf, in der sich die Beschichtung 3 verkrallt. Bei beidseitiger
Beschichtung 3 bilden sich im Bereich der runden Ausnehmungen 13 noppenartige Verbindungen,
so daß die Scherfestigkeit der Beschichtung noch erhöht wird.
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Im Bereich der Löcher 13 können sich in der Oberfläche der Beschichtung
3 geringfügige Vertiefungen bilden, die zur Aufnahme eines Schmiermittels verwendet
werden. In gleicher Weise kann die beschichtete Oberfläche auch beim Gegenstand
der Fig. 1 und 7 - 10 mit Ausnehmungen in der Oberfläche versehen werden, die mit
einem Schmiermittel gefüllt werden.
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Fig. 10 zeigt ein mit einer dicken Gummischicht 14 beschichtetes Stahlband
2. Wird ein solches Stahlband gemäß Fig. 3 und 4 eingebaut, so können Schwingungskräfte
von der Gummibeschichtung aufgenommen werden.
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Eine Vorspannung zwischen Welle 10 und Lagerstreifen kann dadurch
erzielt werden, daß die Welle 10 mit Übermaß in den in der Bohrung 4 des Gehäuses
5 befindlichen Lagerstreifen 1 eingepreßt wird und so die Gummibeschichtung 14 zwischen
Stahlband 2 und Bohrung 4 des Gehäuses 5 zusamengepreßt wird (nicht gezeigt).Auf
der dem Gummi abgewandten Seite ist das Stahlband vorzugsweise mit Polyamid oder
Polytetrafluoräthylen beschichtet, in dem die Welle 10 gleitet.
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Das Lager ist als Gleitlager für geringe Oszillationsbewegungen oder
auch als Lager für Drehbewegungen geeignet. Wie aus den Zeichnungen hervorgeht,
kann das Lagerspiel durch Anordnung von Lagerstreifen unterschiedlicher Wandstärke
oder durch mehr oder weniger zahlreiche Windungen beeinflußt werden. Es können somit
Bearbeitungsfehler der Welle 10 oder des Gehäuses 5 sowie Fluchtungsfehler zwischen
mehreren Lagern in einfacher Weise ausgeglichen werden.
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Die beschichteten Stahlbänder 2 werden mit höchster Genauigkeit geliefert
und das Stahlband kann nach Aufbringen der Beschichtung durch ein Kaliber laufen,
wodurch gewährleitstet ist, daß auch in beschichtetem Zustand die Wandstärke genau
eingehalten wird.