DE2316192C2

DE2316192C2 - Lagervorrichtung aus Kunststoff

Info

Publication number: DE2316192C2
Application number: DE2316192A
Authority: DE
Inventors: Edward John Windsor Conn. Nagy; Stanley S. Rockville Conn. Orkin
Original assignee: Kamatics Corp
Current assignee: Kamatics Corp
Priority date: 1972-04-04
Filing date: 1973-03-31
Publication date: 1983-12-15
Also published as: JPS4913546A; CA965467A; FR2179366A5; IT969702B; DE2316192A1; US3806216A; GB1404048A

Description

H₂C=C—C—O-R'

(CH₂);;- -C

R"

-C

—O

-C—C=CH₂

ist, worin R Wasserstoff, niedere Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Hydroxyalkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder

-CH₂-O-CO-QR)=CH₂,

R' Wasserstoff, Halogen oder niedere Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, R" Wasserstoff, -OH oder

-O-CO-CR'=CH₂,

m eine ganze Zahl von 1 bis 8, π eine ganze Zahl von 1 bis 20 und ρ 0 oder 1 bedeuten.

2. Lagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Bauteil aus rostfreiem Stahl besteht

3. Lagervorrichtung Nach dtvr Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Acrylatzusammensetzung 50 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise 60 Gew.-%, der Mischung darstellt

4. Lagervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das feste teilchenförmige Schmiermittel aus Polytetrafluorethylen, Molybdändisulfid, Graphitfasern, Silberpulver oder Bleipulver, ggf. verstärkt durch Glasfaserflocken, besteht

5. Verfahren zur Herstellung einer Lagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das innere, vorgefertigte Lagerbauteil mit einem dünnen Film eines Scheidemittels beschichtet, daß man auf das innere, mit einem Scheidemittel beschichtete Lagerbauteil eine härtbare Mischung einer Acrylatzusammensetzung gemäß Anspruch 1 und eines festen teilchenförmigen Schmiermittels aufbringt und daß man diese Mischung in Abwesenheit eines Sauerstoff enthaltenden Gases in einem Temperaturbereich von Zimmertemperatur bis etwa 163° C zur Ausbildung des äußeren Lagerbauteiis hortet

6. Verfahren zur Herstellung einer Lagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das innere, vorgefertigte Lagerbauteil mit einem dünnen Füai eines Scheidemitiels beschichtet, daß man auf das innere, mit einem Scheidemittel beschichtete Lagerbauteil eine härtbare Mischung einer Acrylatzusammensetzung gemäß Anspruch 1 und eines festen teilchenförmigen Schmiermittels aufbringt und daß man diese Mischung in Gegenwart eines Sauerstoff enthaltenden Gases in einem Temperaturbereich von etwa 37,8—163° C zur Ausbildung des äußeren Lagerbauteils härtet

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Härtung in Gegenwart einer katalytischen Menge eines Hydroperoxids von etwa 0,1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Acrylalzusammensetzung.durchlührt.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Acrylat verwendet, das in unpol/merisiertem Zustand eine Viskosität von etwa 100 bis 250OcP bei 25° C und einen Entflam..iungspunkt von nicht weniger als 933°C, gemess.nnach ASTM D-1310, aufweist.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als Scheidemittel Polytetrafluorethylen, Wachs oder Silicon verwendet.

Die Erfindung betrifft eine selbstschmierende Lagervorrichtung, insbesondere eine Lagervorrichtung zur gleichzeitigen oder getrennten Aufnahme von Radial-, AxiaH- oder Momentenbelastungen. _;

Bisher waren Bemühungen zur Herstellung einer gepreßten oder gegossenen Lagervorrichtung unter Verwendung eines inneren Lagerbauteils und eines äußeren Laufrings aus Kunststoff insgesamt nicht befriedigend. In einigen Fällen wurde zwischen dem inneren, frei drehbaren Lagerbauteil und dem äußeren Laufring aus Kunststoff übergroßes Spiel festgestellt. In anderen Fällen neigt das Kunststoffmaterial nach Injektion über das innere Lagerbauteil zum Schrumpfen um das innere Lagerbauteil herum, wodurch sich der Laufring aus Kunststoff auf dem inneren Lagerbauteil festsetzt. Dadurch wird die normalerweise erwünschte relative Beweglichkeit zwischen den Bauteilen der Lagervorrichtung wesentlich beeinträchtigt.

Für den Stand der Technik auf dem Gebiet von gegossenen oder gepreßten Lagervorrichtungen sind die Vorrichtungen «ach den US-PS 29 70 869,30 94 376 und 32 87 071 kennzeichnend. Gemäß US-PS 29 70 869 wird ein Kunststoffmaterial unter Druck in ein Gehäuse eingegeben, das ein Bauteil enthält, so daß sich der Kunststoff dem Bauteil anpaßt und beim Härten sowohl eine feste Lagerauflage als auch eine Lageroberfläche für das Bauteil bildet. Als Kunststoffmaterialien zur Verwendung gemäß diesem Patent werden Polyäthylen, phenolimprägniertes Glasfasermaterial, Nylon und ein mit phenolischen Polyäthylen imprägniertes Glasfasermaterial genannt.

Ähnlich wird gemäß der FR-PS 15 33 551 vorgegan-

gen, in der ein Verfahren beschrieben wird, bei dem, Kohlefasern unter Verwendung von Lösungsmitteln, oder Dispersionsmitteln mit einem synthetischen Harzmaterial vermischt werden und die so hergestellte Mischung dann unter Druck underhöhter Temperatur zu einem Lagerbauteil gepreßt wird. Als synthetisches Harzmaterial eignen sich Polyacrylate, Polyamide, Polyacetate, Polycarbonate. Polyolefine, Polysulfone und Polystyrol

Gemäß US-PS 30 94 376 wird eine relativ dünne Beschichtung aus Polytetrafluorethylen oder Nylon auf die Oberfläche einer Kugel aufgebracht, die sich in einem Gehäuse befindet. Dann wird ein härtbares Auflagematerial in das Gehäuse um das Polytetrafluoräthylen oder Nylon unter Hitze und Druck eingebracht, so daß der Raum im Gehäuse völlig gefüllt wird, so daß keinerlei relative Bewegung zwischen dem gehärteten Auflagematerial und dem Polytetrafluoräthylen oder Nylon stattfindet, wobei die Kugel in dem Polytetrafluoräthylen oder Nylon drehbar ist. Die als Auflagematerial einbrüigbaren Materialien sind pheuolisch imprägniertes Glasfasermaterial, Nylon und ein nuTpbcnolischem Polyäthylen imprägniertes Glasfasermaterial.

Gemäß einer neueren Entwicklung (US-PS 32 87 071) wird unter einem Druck von etwa 703 kg/cm² ein erhitztes, verflüssigtes, wenig schrumpfendes Kunststoffmaterial über ein inneres Lagerbauteil eingegeben, das in einem Gehäusebauteil und von diesem in einem gewissen Abstand gehalten wird, so daß beim Härten des Kunststoffmaterials dieses eine Lauffläche für das innere Lagerbauteil bildet und dieses gegenüber dem . Kunststoff drehbar ist, wobei der Kunststoff jedoch ^ ; nicht gegenüber der Wandoberfläche jjiis Gehäuses drehbar ist, was im allgemeinen dadurch" erreicht ifi$,'' daß sich radial durch das Gehausebauteil Befestigungs-

s oder Verankerungselemente in die Kunststofflaufbahn hinein erstrecken. Das gemäß diesem Patent verwende-' te, wenig schrumpfende pajstische Material ist ein 20%ig glasgefülltes Nylon. - ^

Gegenstand der Erfindung ist 'demgegenüber eine

ίο Lagervorrichtung mit zwei zusammenwirkenden, gegeneinander bewegbaren Bauteilen, insbesondere mit einem Gehäuse zur Aufnahme des äußeren Bauteils, in der die eine Lauffläche am inneren Bauteil aus Metall und/oder K'-.amik und die andere Lauffläche am

ts äußeren Bauteil aus einer geformten Mischung einer gehärteten Acrylatzusammensetzung und eines festen teilchenförmigen Schmiermittels gebildet ist Die zu lösende Aufgabe, besteht darin, eine Lagervorrichtung dieser Gattung zu schaffen, die lange haltbar ist und geringe Abnutzung zeigt, selbstschmierend ist und deshalb kaum einer oder keiner PfLge oder Instandhaltung bedarf und relativ große Festigkeit und gute Belastungseigenschaften besitzt, darüber hinaus und im Gegensatz zu Lagerbauteilen aus Nylon keine Neigung Feuchtigkeit aufzunehmen zeigt und deshalb für Verws-adung in feuchter Umgebung ohne irgendeine Beeinträchtigung der Bindung zwischen dem geformten äußeren Lagerbauteil und dem äußeren Gehäusebauteil ideal geeignet ist Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Acrylatzusammensetzung ein Polymerisat aus einem Acrylat der Formel

Ϊ H₂C=C-C-O-

1-

WK

Α-ο-ί-. I-

ist, worin R Wasserstoff, niedere Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Hydroxylalkylgruppemit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder

-CH₂-O-CO-C(R')=CHj,'

R' Wasserstoff, Halogen oder niedere Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, R" Wasserstoff, -OH oder

-0-CO-CR^CH₂,

m eine ganze Zahl von 1 bis 8, η eine ganze Zahl von 1 bis 20 und ρ 0 oder 1 bedeuten.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ejn Verfahren zur Herstellung dieser Lagervorrichtung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das innere, vorgefertigte Lagerbauteil mit einem dünnen Film eines Scheidemittels beschichtet, daß man auf das innere, mit einem Scheidemittel beschichtete Lagerbauteil eine härtbare Mischung einer Acrylatzusammensetzung gemäß obiger Definition und eines festen teilchenförmigen Schmiermittels aufbringt und daß man diese Mischung in Abwesenheit eines Sauerstoff enthaltenden Gases in einem Temperaturbereich von Zimmertemperatur bis etwa 163'C oder in Gegenwart eines Sauerstoff enthaltenden Gcses in einem Temperaturbereich von etwa 37,8 bis 163° C zur Ausbildung des äußeren Lagerbauteils härtet.

Im Gegensatz zu den bisher bekannten gegossenen oder gepreßten Lagervorrichtungen, bei denen als Kunststoffr..aterial zur Herstellung einer geformten Laufbahn oder eines Lagerbauteils Polytetrafluoräthylen oder ein auf Nylon basierendes Material benutzt wurde, das die Anwendung von Wärme und/oder erhöhtem Druck zur Verflüssigung und zur Eingabe in den Raum um das: innere Bauteil notwendig macht, wird erfindungsgemäß eine Lagervorrichtung beschrieben, für die eine Acrylatzusammensetzung verwendet wird, welche bei Zimmertemperatur und Normaldruck flüssig ist wodurch die Bildung des äußeren Lagerbaufiils unter diesen Bedingungen möglich ist Vorteilhafterweiie wird durch die Herstellung des äußeren Lagerbauteils bei Zimmertemperatur das Erhitzen des Kunststoffmaterials zum Schmelzen unnötig, was bei den bisher bekannten Lagervorrichtungen zwingend notwendig war. Dadurch kann das Herstellungsverfahren vereinfacht und können die Kosten erheblich gesenkt werden.

Darüber hinaus wird durch Verwendung der Acrylatzusammensetzung gemäß der Erfindung die Zugabe von Lösungsmitteln zur Lösung des Kunststoffmaterials, wie es bislang notwendig war, unnötig, wodurch die Nachteile, die beim Austreiben oder Abziehen des Lösungsmittels während des Härtens auftreten, fortfallen. Solche Nachteile können beispielsweise in unerwünschtem Spiel zwischen den Lagerbauteilen und/oder dem Auftreten von Leerstellen oder Poren in

Teilen des gehärteten Materials bestehen.

Darüber hinaus hat sich die Verwendung der Acrylatzusammensetzung gemäß der Erfindung als überaus vorteilhaft herausgestellt, weil die Zusammensetzung so lange flüssig bleibt, bis ihr entweder Sauerstoff entzogen wird oder sie auf eine erhöhte Temperatur erhitzt wird, wodurch leichte Handhabbarkeit, Lageamng und Weiterverarbeitung möglich ist, und, bei Bedarf, Eingabedrucke von nur 0,0176 kg/cm³ notwendig sind. Auf diese Weise sind, abweichend vom bisherigen Stand der Technik, erfindurigsgemäß Lagervorrichtungen vereinfachter Weise herstellbar, wobei gleiche oder bessere Ergebnisse erzielt werden..

Im allgemeinen wird das härtbare Acrylat, da» in der US-PS 32 18 305 als Bestandteil von Klebstoffen und Dichtungsmitteln beschrieben ist Und zur festen Verbindung von aneinandergrenzenden Oberflächen dient, in Mengen von etwa 50 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise etwa 60 Gew.-™ der mischung verwer. det, wobei der verbleibende Anteil im wesentlichen aus dem erwähnten teilchenförmigen festen Schmiermittel besteht, das beispielsweise Polytetrafluorethylen, vorzugsweise in Flockenform, Molybdändisulf id. Graphitfasern, Silberpulver oder Bleipulver, ggf. verstärkt durch Glasfaserflocken, sein kann.

Die Mischung enthält ferner eine geringe Menge eines Hydroperoxidkatalysators, im allgemeinen von etwa 0,1 bis 20 Gew.-% der Acrylatzusammensetzung, wobei das Hydroperoxid in Gegenwart von Sauerstoff bei Zimmertemperatur das Acrylat nicht polymerisiert, die Polymerisation des Monomeren in Abwesenheit von Sauerstoff bei Zimmertemperatur initiiert und die Polymerisation des Acrylats in Gegenwart von Sauerstoff in einem Temperaturbereich von etwa 37,8° C bis 163° C initiiert

Zu den erfindungsgemäß verwendbaren, geeigneten Acrylates: zählen:

Diäthylenglycoldimethylacrylat, Triäthylenglycoldimethacrylat, Tetraäthylenglycoldimethacrylat, Dipropylenglycoldimethacrylat, Polyäthylenglycoldimethacrylat, Di^pentamethylenglycolJ-dimethacrylat, Tetraäthylenglycoldiacrylat, Tetraäthylenglycoldichloracrylat, Diglyceroldiacrylat, Diglyceroltetramethacrylat, Tetramethylendimethacrylat, Äthylendimethacrylat, Neopentylghjcoldiacrylat und Trimethylolpropantriacrylat Zu den geeigneten Katalysatoren zählen Wasserstoff- χ

peroxid ebenso wie nichtpolymerisierende organische Hydroperoxide, die direkt an das das Hydroperoxidradikal tragende Kohlenstoffatom gebundenen Atome Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff oder Sauerstoff sein können und in den Fällen, in denen die direkt verbundenen Atome Kohlenstoff sind, nicht mehr als zwei Kohlenstoffatome diejenigen einer Methylgruppe sind. Beispiele solcher organischen Hydroperoxide sind Hydroperoxide eines Kohlenwasserstoffes, eines Äthers oder eines Ketons, wie beispielsweise" DimethylbenzylhydroperöSJd- (Cunienhydroperoxki), Methyläthylke- tonhydroperojcid und Hydroperoxide durch Sauerstoffanlagerung an folgende Verbindungen in flüssiger Phase:

Methylbuten, ι Cetan, ι Cyclohejxen,

Äthyläther, Äthyleriglycol,

Diäthyläther, Diäthylenglycoldimethyläther, Tetraäthylehglycoldimethyläther,

Dläthylenglycol, lt> Propylehglycol,

Orthofdrmiat, Trimethylorthoformiat,

Acetal,

Tetraäthoyypropan, Dioxan,

Paraldehyd, Acetylaceton, Methyl-n-hexylketon,

Methy!-n-3!Pylketon. Isopropylketon,

Tetralin und Tetrahydrocarbazol. Es kann zweckmäßig sein, einen Beschleuniger in

Mengen von Bruchteilen eines Prozr-" b^i<: zu zehn Prozent oder mehr, bezogen auf die Methacrylatverbindung, zu verwenden. Im allgemeinen bewegt sich diese Menge zwischen etwa 0,05 bis 5 Gew.-% der Zusammensetzung, vorzugsweise etwa bei 0,5 bis 2,5

30 Gew.-%.

Zu geeigneten Beschleunigern zählen beispielsweise organische Amine wie sekundärs oder tertiäre Amine, organische Phosphite, organische Mercaptane, Ascorbinsäure, quarternäre Ammoniumsalze und ähnliche.

Zusätzlich kann als Beschleuniger ein organisches Imid oder Formamid wie Benzosulfimid, Succinimid, Phthalimid. Formamid, N-substituierte Formamide, Bi-N-äthylformamid und die metallischen Salze der Amide wie Natriumsaccharin verwendet werden.

Zusätzlich kann die Zusammensetzung bei Bedarf in geringeren Mengen, zum Beispiel nur 10 ppm oder bis 1000 ppm, Chinon enthalten. Zu den besonders geeigneten Chinonen zählen Benzochinone und Naphthochinone. Besonders geeignet sind 1,4-Benzochinon, 2,5-Dihy-

droxybenzoch non, 2,5-Diphenyl-p-benzochinon,

1,2-Naphthocljnon und 9,10-Anthrachinon. Bei Verwendung eines Chinons oder monohydrisch^ oder dihydrischen Phenols mit mindestens einer Alkylgruppe in Orthosteilung zur Hydroxygruppe ist es zweckmäßig, ein tertiäres N-Dialkylarylamin einzusetzen, das die folgende Formel besitzt:

N-E-(R₃),

worin E ein aromatischer Kem, wie beispielsweise Phenyl oder Naphthyl bedeutet; Ri und R2 können niedere Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen sein; ί ist 0 oder ganzzahlig 1 bis 5; R3 kann eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine niedere Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen sein; vorausgesetzt, daß, wenn R₃ in Orthostellung steht, ί größer als 1 ist Ein heterozykliscties sekundäres Amin wie Pyrolidm, Piperazin und 1,23,4-TetrahyärochinoIin kann ebenfalls verwendet werden. Im allgemeinen wird

das Amin in Mengen von etwa 0,01 bis 3 Gew.-% der, Verbindung eingesetzt. , ._:

Im allgemeinen hat das erfindungsgemäß eingesetzte i ' unpolymerisierte Acrylat eine Viskosität von etwa 100 bis 2500 cP, vorzugsweise etwa 480 bis 720 cP bei 25" C, * und besitzt einen Entflammungspunkt von nicht weniger als 933⁰C, wenn es gemäß ASTM D-1310 untersucht wird Parüber hinaus ist das unpolymerisierte Acrylat in Trichtoiüthylen oder einer Lösung aus Trichloräthylen mit einem Gehalt an 5 Vol.-% Aceton löslich, wenn es n) wie folgt untersucht wird: 1 cm³ der Verbindung wird in 10 cm³ Trichloräthylen oder in 10 cm³ der besagten Lösung eingebracht; nach sorgfältigem Schütteln der Mischung wird die Lösung unter durchtretendem Licht geprüft und muß klar und frei von Niederschlag sein, te Die polymerisierte Zusammensetzung hat eine statische Scherfestigkeit von mindestens 140,6 kg/cm², im allgemeinen 140,6 bis 281,2 kg/cm² nach Härten bei Zimmertemperatur: die statische Scherfestigkeit nach Einwirkung von Temperaturen von etwa 149" C ± 2⁰C über einen Zeitraum von 120 ±2 Minuten beträgt mindestens etwa 703 kg/cm² und die statische Scherfestigkeit bei niederen Temperaturen von -51,1°C± U⁰C mindestens etwa 140,6 kg/cm².

Das innere Lagerbauteil gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Lauffläche aus Metall und/oder Keramik besitzen. Besteht das innere Lagerbauteil beispielsweise aus Metall, so handelt es siel) vorzugsweise um rostfreien Stahl (Schmiedestahl oder Sintermetall) wie beispielsweise 440 C und 304, obwohl andere JQ MeU Ue wie gehärtetes Titan oder anodisch oxydiertes Aluminium ebenso verwendet werden können. Wird ein Lagerbauteil mit keramischer Lauffläche verwendet, besteht es meistens aus einer keramischen Beschichtung auf einem metallischen Träger.

Die keramische Beschichtung muß ausreichend dünn sein, um geringe Deformation ohne Bruch zu gestatten, so daß die sich normalerweise aufbauende Beanspruchung innerhalb der Beschichtung auf den Träger übertragen wird, der größere Bruchfestigkeit besitzt 4Q Darüber hinaus muß die Bruchfestigkeit des Trägers innerhalb eines bestimmten Bereiches liegen. Ist die Bruchfestigkeit zu gering, ergibt der Träger keine ausreichende Unterlage für die Beschichtung und führt unter Belastung zur Deformation des Trägers, wodurch die keramische Beschichtung beschädigt wird oder bricht Ist die Bruchfestigkeit des Substrates zu hoch, dann nimmt das Substrat die Oberflächenbeanspruchung von der Beschichtung nicht auf, und die Beschichtung bricht oder wird anderweitig nachteilig so durch die Beanspruchung beeinflußt Es wurde gefunden, daß die Biegungs- oder Bruchfestigkeit des Trägers im Bereich von 2460 bis 16 600 kg/cm² liegen soll um ein geeignetes Gleichgewicht zwischen der Bruchneigung der Beschichtung als Folge einer Deformation und der Bruchneigung der Beschichtung als Folge der Oberflächenbeanspruchung zu erreichen. Die Stärke der Beschichtung liegt im Bereich zwischen 0,00127 cm bis 0,0254 cm, vorzugsweise etwa 0,01016 cm. .

Die Verwendung von Titan oder einer Titanlegierung φ als Träger ist besonders vorteilhaft, weil dieses Metall eine besonders gute Verbindung mit der keramischen Beschichtung eingeht Darüber hinaus ist dieses Trägermaterial chemisch inerter als die meisten anderen, verwendbaren Materialien, ist leicht und bewahrt seine Festigkeit wenn es rejatry hohen] Temperaturen bis im Bereich von 427° C ausgesetzt' wird Außerdem, und das ist sehr wichtig, besitzt es einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der praktisch gleich dem der verschiedenen Beschichtungsmateriallen ist, die für keramische Beschichtungen verwendet werden, wodurch wenig oder keine Belastungen der Beschichtung als Folge verschiedener Ausdehnung des Trägers und der Beschichtung auftreten, wenn Temperaturen Ober einen weiten Temperaturbereich einwirken.

Das keramische Beschichtungsmaterial auf dem Träger kann weitgehend variiert werden. Es wurde jedoch gefunden, daß Beschichtungsmaterialien aus einem oder mehreren von fünf bestimmten Ausgangsverbindungen besonders gute Ergebnisse erbringen, besonders w.in sie in Verbindung mit einem Träger aus Titan oder einer Titanlegierung eingesetzt werden, wobei die Legierungen zusätzlich zu Titan 5 Gew.-% Aluminium und 2,5 Gew.-% Zinn (Ti-5 Al-2£ Sn) oder 6 Gew.-% Aluminium und 4 Gew.-% Vanadin (TM)AMV) enthalten. Die fünf Grundverbindungen des_Beschichtungsmaterials sind: Chromoxid (Cr₂O₃), Titandioxid (TiO₂), Aluminiumoxid (Al₂O₃), Titancarbid (TiC) und Wolframcarbid (WC). Jede dieser Verbindungen kann in im wesentlichen reiner Form oder in Verbindung mit anderen Additiven für eine geeignetere Beschichtung oder zur erleichterten Aufbringung auf den Träger verwendet werden. Beispiele verwendbarer Mischungen sind:

(80% Cr₂O₃+20% NiCr), (TiC+5 bis 20% Ni), (50% WC+35% NiCr+15% NiAl) und (WC+9% Co),

wobei NiCr aus 80% Ni und 20% Cr besteht; die Prozentwerte sind in Volumenprozenten angegeben.

Die innere Lageroberfläche wird vor Eingabe oder dem Einspritzen des äußeren Lagerbauteils mit einer Beschichtung aus einem Scheidemittel oder einem Trennmittel versehen. Beispiele für solche Mittel sind Polytctfäfluöfäinylcn, Silicon, Wachsemüisicncn und ähnliche, wobei diese Mittel eingesetzt werden, um gegen eine Adhäsion oder Verbindung zwischen dem inneren Lagerbauteil und dem äußeren Lagerbauteil während der Herstellung des letzteren zu wirken.'

In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Lagervorrichtung hergestellt, indem das innere Lagerbauteil in^ ein äußeres Gehäusebauteil sc^ eingebracht wird, daß genügend Raum bleibt um bei Eingabe oder Einspritzen der Mischung des härtbaren Acrylats und des teilchenförmigen festen Schmiermittels keine wesentliche oder wahrnehmbare Trennung des letzteren von der Mischung eintreten zu lassen. Es wurde beobachtet daß bei zu geringem Raum zwischen dem inneren Lagerbauteil und dem äußeren eine solche Trennung auftritf, wodurch ein Unterschuß an teilchenförrnigem festen Schmiermittel in dem Teil des gefertigten oder gegossenen äußeren Lagerbauteils auftritt der das innere Lagerbauteil berührt oder mit ihm zusammenwirkt Dadurch werden die sonst auftretenden ausgesprochen günstigen Merkmale der Lagervorrichtung gemäß der Erfindung bei Zimmeroder erhöhten Temperaturen ungünstig beeinflußt Im' allgemeiner» beträgt der Raum zwischen dem inneren Lagerbauteij und dem äußeren Gehäusebauteil zwischen etwa 127 μ und 1524 μ, obwohl dieser freie Raum oder das freie Spiel in Abhängigkeit von der endgültigen Verwendung der Lagervorrichtung und von der besonderen Forjn und Art der Lagervorrichtung noch größer sein kann.

Die preßbare oder formbare Zusammensetzung des

äußeren Lagerbauteils kann in den Raum zwischen dem inneren Lagerbauteil und dem äußeren Gehäusebautsil unter wesentlich geringerem Druck als bisher eingegeben oder eingespritzt werden. So genügen oft schon Drücke von nur etwa 0,0176 kg/cm² bis 3,52 kg/cm². Es können jedoch auch höhere Drücke angewendet werden, falls es sich als zweckmäßig herausstellt, wobei jedoch ein oisher üblicher Mindestdruck in der Größenordnung von etwa 703 kg/cm² gemäß der Erfindung nicht erforderlich ist Darüber hinaus ist die formbare Zusammensetzung für das äußere Lagerbauteil gemäß der Erfindung bei Zimmertemperatur ausreichend fließend, so daß die Eingabe oder das Einspritzen bei den angegebenen niederen Drücken durchgeführt werden kann, ohne daß besondere Vorrichtungen, Regelungen und Kontrollen zum zusätzlichen Erhitzen notwendig wären, durch die das Material in einem Zustand gehalten oder in diesen gebracht wird, in dsm es bei den angegebenen niederen Drucken eingespritzt oder eingeführt werden kann.

Bei Bedarf kann die innere Oberfläche des äußeren Gehäusebauteils behandelt werden, um die Bindung der formbaren Zusammensetzung des äußeren Lagerbauteils mit dem äußeren Gehäusebauteil zu verbessern, wie beispielsweise durch chemisches Ätzen, durch Strahlblasen oder ähnliches. Es wurde jedoch gefunden, daß es wesentlich ist, daß die erfindungsgemäße formbare Zusammensetzung des äußeren Lagerbauteils eine Bindung mit dem äußeren Gehäusebauteil ausreichend fest eingeht,, ohne daß sie mechanisch verankert oder anderweitig zusätzlich mit dem äußeren Gehäusebauteil verbunden werden muß, so daß bei Betrieb keinerlei relative Bewegung zwischen dem äußeren Gehäusebauteil und dem geformten äußeren Lagerbauteil stattfindet.

Die Lagervorrichtung wird dann nach Eingabe oder Einspritzen des Formbaren äußeren Lagerbauteils in den Raum zwischen dem inneren Lagerbauteil und dem äußeren Gehäusehauteil gehärtet Soll die anaerobische Eigenschaft der Acrylatzusammensetzung ausgenutzt werden, kann das Härten in inerter, praktisch sauerstofffreier Atmosphäre in ¹A bis 24 Stunden bei Temperaturen von Zimmertemperatur bis etwa 163° C durchgeführt werden. Andererseits kann, falls das Härten nicht unter anaeroben Bedingungen durchgeführt werden soll, in Gegenwart eines Sauerstoff enthaltenen Gase:; ¹A bis 2 Stunden bei Temperaturen von etwa 37,8° C bis 163° C gehärtet werden. Im allgemeinen erfordert das Härten bei niederen Temperaturen etwas längere Härtungszeit ^!

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung_: kann das äußere Lagerbauteil hergestellt werden, indem' die härtbare Acrylatzusammensetzung in Form einer Aufschlämmung auf die innere Oberfläche des äußeren· Gehäusebauteils aufgebracht wird, wobei unter den'55 gleichen Bedingungen wie beschrieben gehärtet wird und die gehärtete Zusammensetzung durch nachfolgendes Behandeln auf die erwünschten Dimensionen und' Toleranzen gebracht wird.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren¹60 näher erläutert

F i g. 1 zeigt im Querschnitt die Anordnung der Teile' in einer Form zur Herstellung der erfindungsgemäßen'; Lagervorrichtung; >

F i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungs- t>5 gemäße Lagervorrichtung;

Fig.3 zeigt iii einem Teilschnitt eine Hälfte der Lagervorrichtung; ähnlich der nach F i g. 2;

Fig. 4 zeigt in einem Teilschnitt das innere Lagerbauteil der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung;

Fig.5 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Lagerhalterunjj mit einer Lagervorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig.6 zeigt einen Schnitt durch das Bauteil nach Fig. 5;

F i g. 7 zeigt einen Teilschnitt einer Hälfte einer Lagervorrichtung eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung.

F i g. 1 zeigt eine Form, in der das äußere Gehäusebauteil und das innere Lagerbauteil während der Eingabe oder des Einspritzens der härtbaren Acrylatzusammensetzung in den freien Raum zwischen den beiden Bauteilen angeordnet sind. Die Form besteht aus oberen und unteren Bauteilen 10 und 12 und ist mit der Einfüllvorrichtung 14 versehen, die mit der Einfüllvorrichtung 16 des Gehäusebauteils 18 mit einem angenäherten Durchmesser von etwa 0,2032 cm fluchtet. 180° von der Einfüllvorrichtung 16 entfernt, befindet sich die Ent-/Belüftungsvorrichtung 20 (etwa 0,1016 cm im Durchmesser) im Gehäusebauteil 18, die mit der Ent-/Belüftungsvorrichtung 21 fluchtet. Das innere Lagerbauteil 22 wird in dem Gehäusebauteil 18 durch O-Ringe 24 und 26 zentriert, so daß H--"is^hen der freie Raum 28 entsteht. Die Formbauteile, die Gehäusebauteile und das zentriert angebrachte innere Lagerbauteil können in ihrer Lage durch einen Bolzen 29 festgehalten werden, der durch die Bauteile 10 und 12 der Vorrichtung hindurchgeht und mittels einer Mutter 31 festgezogen werden kann. Bei Herstellung des äußeren Bauteils 30 wird die fließende Mischung des härtbaren Acrylats und des teilchenförmigen festen Schmiermittels unter relativ geringem Druck und bei Zimmertemperatur durch die Öffnungen 14 und 16 zum Auffüllen des freien Raumes 28 eingegeben oder eingespritzt Die Mischung kann mit einer Spritze in den Raum eingegeben werden; die Eingabe wird so lange fortgesetzt bis das Material durch die Belüftungsöffnungen 20 und 21 austritt. Die Acrylatzusammensetzung wird dann entweder gehärtet (1) durch Einbringen der gesamten Lagervorrichtung in eine Einschließung mit im wesentlichen sauerstoffgasfreier Umgebung und bei einem Temperaturbereich von Zimmertemperatur bis etwa 163° C für etwa ¹A bis 24 Stunden oder (2) durch Einbringung der Form in eine sauerstoffhaltige Umgebung und bei einer Temperatur von etw? 37,8° C bis 163° C für etwa ¹A bis 2 Stunden.

In F i g. 2 ist eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Lagervorrichtung 23 nach dem Härten und Entfernen aus der Formvorrichtung wie auch nach Fig.3 wiedergegeben, wobei der kleinstmögliche innere Durchmesser des Gehäusebauteils 18 kleiner als der maximale äußere Durchmesser des inneren Lagerbauteils 22 sein kann.

In F i g. 4 ist im einzelnen das innere Lagerbauteil 22 wiedergegeben, das auf der Lageroberfläche, die mit dem geformten äußeren Lagerbauteil 30 zusammenwirkt, einen dünnen Film eines Schneidemittels 32 trägt welches vor dem Herstellen des äußeren Lagerbauteils auf die Oberfläche des inneren Lagerbauteils 22 aufgebracht wurde. Das innere Lagerbauteil 22 gemäß F i g. 4 besteht aus einem Metallträger 34, der mit einer keramischen Schicht 36, wie zuvor beschrieben, beschichtet ist

In den F i g. 5 und 6 wird beispielhaft eine stabförmige Lagerhalterung wiedergegeben, die eine erfindungsgemäße Lagervorrichtung enthält Das Stabende besteht

aus einem Bauteil 38 mit einer transversalen Bohrung, die die erfindungsgemäße Lagervorrichtung 23 enthält. Die beider, zusammenwirkenden und relativ beweglichen Bauteile der Lagervorrichtung bestehen aus dem inneren Kugelbauteil 22 und dem äußfen aus Kunststoff geformten Lagerbauteil 30, das mit dem äußeren Gehäusebauteil 18 in geformter, nicht drehbarer Verbindung steht, wobei das äußere Gehäusebauteil seinerseits mit der ringförmigen Oberfläche des Bauteils 38 nicht drehbar verbunden ist, indem beide Seiten des ι ο Gehäuseteils 18 verfonnt sind.

Im Betrieb wird der mit Gewinde versehene Bereich des Bauteils 38 mit einem Teil des Mechanismus oder der Maschine verbunden und ein anderer Teil wird mit dem inneren Lagerbauteil 22 durch ein Verbindungsbauteil in der Bohrung 29 verbunden.

In F i g. 7 wird eine andere Ausführungsform der Erfindung wiedergegeben, bei der die Lagervorrichtung ein äußere«; Lagergehäusebauteil 18. ein äußeres aus Kunststoff geformtes Lagerbauteil 30, einen geteilten inneren Lairing 22 und eine innere Buchse 40 enthält. Der äußere Laufring 30 aus Kunststoff wird wie beschrieben zwischen dem Gehäusebauteil 18 und dem inneren Laufring 22 gebildet, so daß zwischen dem äußeren Lagerteil 30 und dem inneren Laufring 22 eine relative Bewegung möglich ist, während zwischen dem äußeren Lagerteil 30 und dem Gehäuse 18 keine Bewegung möglich ist.

Die Innenseite des äußeren Lagerteils 30 bildet ein Paar sich gegenüberliegender, ringförmiger Lagerflächen 42 und 44 mit konkaven Wölbungen, die mit dem inneren Lagerteil 22 zusammenwirken, so daß eine Gleitbewegung zwischen den inneren und äußertn Lagerbauteilen möglich ist, selbst dann, wenn das Lager Radial-, Axial- und/oder Momentenbelastungen ausgesetzt ist

Das geteilte innere Lagerbauteil 22 enthält zwei ringförmige Bauelemente 46 und 48, die au; gehärtetem Metall oder aus Metallträgern bestehen, die, wie beschrieben, mit einem keramischen Material beschichtet sind. In einer Ausführungsform bestehen die Träger 50,52 aus Titan und die keramischen Beschichtungen 54, 56 sind Chromoxid. Die äußeren Lagerflächen 54,56 der Bauelemente 46, 48 des inneren Lagers 22 entsprechen den ringförmigen Lagerflächen 42, 44 des äußeren Lagerbaiiteil: 30 und besitzen kugelförmige Wölbungen, wodurch die zusammenwirkenden Oberflächen ein Lager bilden, das Radial-, Axial- und/oder Momentenbelastungen aufnehmen kann.

Die Bauelemente 46 und 48 des getrennten inneren Bauteils 22 werden mit den Lageroberflächen 42 und 44 des äußeren Lagerbauteils 30 durch eine zylindrische Buchse 40 in Berührung gehalten, die an ihrem einen Ende einen schulterförmigen Vorsprung 58 und an ihrem anderen Ende eine Schnapp- oder eine ähnliche Riegelvorrichtung 60 zum Halten der Bauelemente auf der Buchse aufweist. Das geteilte innere Lagerbauteil wird im Preßsitz gehalten, verklebt oder anderweitig an der Buchse 40 gesichert, um eine Relativbewegung zwischen der Buchse und dem inneren Lagerteil zu verhindern. Ebenso können einander entsprechende, konisch ausgebildete Lagerflächen hergestellt und der Buchse 40 entsprechende Vorrichtungen verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lagervorrichtung mit zwei zusammenwirkenden, gegeneinander, bewegbaren Bauteilen, insbesondere mit einem Gehäuse zur Aufnahme des äußeren Bauteils, in der die eine Lauffläche am inneren Bauteil aus Metall' und/oder Keramik und die andere Lauffläche am äußeren Bauten aus einer geformten Mischung einer geharteten Acrylatzusammensetzung und eines festen teilchenförmigen Schmiermittels gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Acrylatzusammensetzung ein Polymerisat aus einem Acrylat der Formel