DE4222803A1 - Kugelgelenklagereinheit mit mehrschichtiger gleitbuechse und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagereinheit mit einer kugeligen Gleitfläche und deren Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine schmiermittelfreie Kugelgelenklagereinheit, die sich für verschiedene Verbindungsmechanismen bei Übertragungs- und Steueranlagen von Automobilen und dergleichen einsetzen läßt.

Kugelgelenklager sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielhaft wird verwiesen auf die japanische Patentver- Öffentlichung Nr. 51-42 569, und die beiliegenden Fig. 8 und 9.

Wie aus Fig. 8 hervorgeht, enthält eine Kugelgelenklager­ einheit typischerweise ein Innenteil 50 mit einer kugeligen Außenumfangsfläche, einem Außenteil 51 mit einer kugeligen Innenumfangsfläche, die mit Abstand der kugeligen Außenumfangs­ fläche des Innenteils 50 gegenüberliegt, und eine Büchse oder selbstschmierende dünne Platte 52, die zwischen dem Innen- und dem Außenteil 50 und 51 liegt. Die Büchse 52 besteht typischerweise aus einem eine geringe Reibung aufweisenden Hochpolymer-Material, beispielsweise einem Kunstharz der Fluorfamilie. Die Büchse ist fest an dem Außenteil 51 befestigt, um einen schmiermittelfreien Gleitkontakt an der Grenzschicht zwischen dem Innenteil 50 und der Büchse 52 zu schaffen.

Bei der Herstellung der in Fig. 8 gezeigten Lagereinheit wird gemäß Fig. 9 ein Innenteil 50 mit einer Büchse 52 aus einem eine geringe Reibung aufweisenden Hochpolymer- Material auf seiner äußeren Umfangsfläche im Inneren eines Formhohlraums 53 angeordnet, dessen Form der Außenkontur des Außenteils 51 entspricht, wobei das Innenteil einen Formkern bildet. Dann wird im schmelzflüssigen Zustand eine bei niedriger Temperatur schmelzende Legierung in den Hohlraum gegossen, um das Außenteil 51 zu schmieden. Die so eingegossene Legierung wird dann zur Verfestigung abgekühlt, so daß die Büchse 52 fest an dem so gebildeten Außenteil 51 haftet. Wenn die in den Hohlraum eingefüllte Legierung zur Verfestigung abgekühlt wird, schrumpft die Legierung innerhalb des Formhohlraums etwas, so daß die Büchse 52 an dem Innenteil 50 zusammengedrückt wird, was verhindert, daß das Innenteil 50 sich frei relativ zu dem Außenteil 51 bewegen kann. Nach dem Schmieden wird gemäß Fig. 10 deshalb eine äußere Kraft aufgebaut, um das Außenteil 51 in axialer Richtung zusammenzupressen, so daß das Außenteil 51 geringfügig verformt und dadurch eine vorbestimmte schmale Lücke zwischen dem Innenteil 50 und der Büchse 52 geschaffen wird. Wegen dieser Lücke kann sich das Innenteil relativ zu dem Außenteil 51 schwenkend bewegen, wobei die Büchse 52 fest an dem Außenteil 51 befestigt ist.

Allerdings hat das herkömmliche Kugelgelenklager mit dem oben beschriebenen Aufbau eine Reihe von Nachteilen.

Bei dem Schmiedevorgang wird die Büchse 42 teilweise ange­ schmolzen, so daß sie fest an der Innenfläche des Außen­ rings 51 haftet. Da allerdings das Außenteil 51 aus einem Metall besteht, während die Büchse 52 aus einem Kunstharz besteht, ist die Kopplung zwischen diesen beiden Elementen naturgemäß schwach, so daß die Büchse 52 die Neigung hat, sich im Betrieb von dem Außenring 52 zu trennen, speziell dann, wenn Scherkräfte auf die Teile einwirken. Als Ergebnis verschiebt sich die Büchse 52 nach und nach in ihrer Lage, so daß der Außenring 51 in direkte Berührung mit dem Innenteil 50 gelangt, was zu einem erhöhten Gleitwiderstand und zu einem erhöhten Verschleiß der Gleitfläche an zumindest einem von dem Innenteil 50 und dem Außenteil 51 führen kann, wodurch wiederum ein unerwünschtes Spiel der Gleitbewegung entsteht.

Da weiterhin die Büchse 52 lediglich aus Kunstharzmaterial besteht, ist ihre Widerstandsfähigkeit gegen Kompression naturgemäß gering, mit der Folge, daß, wenn eine relativ starke Kompressionskraft von Seiten des Innenrings 50 auf die Büchse 52 ausgeübt wird, eine Beschädigung der Büchse 52 die Folge sein kann. Es gibt also eine Grenze bei der Lastaufnahmefähigkeit der Büchse 52. Da außerdem ein Harzmaterial der Fluorfamilie zur Bildung der Büchse 52 verwendet wird, bei dem es sich um ein Material mit relativ geringer Wärmeleitfähigkeit handelt, kann die Büchse 52 von sich aus nicht wesentlich zur Ableitung der Wärme beitragen, die durch die Reibung zwischen dem Innenteil 50 und der Büchse 52 entsteht. Damit werden die Gleitflächen möglicher­ weise überhitzt, im schlimmsten Fall klemmen sie sich durch Festbrennen.

Drittens ist es beim Ausbilden des äußeren Teils 51 durch Schmieden wichtig, Maßnahmen zu treffen, um ein Entweichen schmelzflüssigen Metalls und ein In-Berührung-Gelangen des schmelzflüssigen Metalls mit dem Innenteil 50 zu verhindern. Dies deshalb, weil, wenn etwas schmelzflüssiges Metall an die Grenzschicht zwischen Innenring 50 und Büchse 52 gelangt, und das schmelzflüssige Metall aushärtet, in unerwünschter Weise Metall zwischen dem Innenteil 50 und der Büchse 52 vorhanden ist, welches einen unerwünschten Verschleiß der Gleitfläche des Innenteils 50 hervorruft. Außerdem kann die Büchse 52 beschädigt werden, was die Leistungsfähigkeit der Lagereinheit beeinträchtigt.

Viertens wird gemäß Fig. 10 bei dem herkömmlichen Her­ stellungsverfahren nach dem Schmieden des Außenteils 51 eine externe Kraft auf das Außenteil 51 in axialer Richtung nach Schmiedevorgang aufgebracht, um die erwähnte kleine Lücke an der Grenzschicht zwischen Innenteil 50 und der Büchse 52 zu schaffen. Bei der herkömmlichen Verfahrens­ weise wird das Außenteil 51 im Querschnitt bogenförmig verformt, so daß die erhaltene Lücke in der Mitte des Außenrings 51 am größten und an jeder Kante 51a des Innenteils 50 am kleinsten ist. Im Ergebnis wird der Gleitwiderstand der Gleitfläche des Innenteils 50 ungleich­ mäßig, was eine glatte Bewegung des Innenteils 50 verhindern kann. Da außerdem die Lücke nicht gleichförmig ist, gelangt möglicherweise die Büchse 52 nur an den Kanten 51a mit dem Innenring 50 in Berührung, wenn die Anordnung belastet wird, wobei der Kontakt zwischen dem Innenteil 50 und der Büchse 52 lokal begrenzt wird, mit der Folge, daß an diesen Kanten 51a ein erhöhter Verschleiß stattfindet. Um dieser Situation gerecht zu werden, muß die Lücke relativ groß ausgebildet sein, was aber den Nachteil hat, daß das Lager keine großen Aufschlagkräfte aufzu­ nehmen vermag und ein relativ großes Spiel vorhanden ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Kugelgelenklagereinheit und ein Verfahren zu deren Her­ stellung anzugeben, wobei die Gelenklagereinheit sich durch hohe Unversehrtheit, ruhige Betriebsweise und lange Lebens­ dauer auszeichnet. Durch das erfindungsgemäße verbesserte Herstellungsverfahren für eine Kugelgelenklagereinheit soll eine einfache Realisierung möglich sein.

Hierzu schafft die vorliegende Erfindung eine Kugelgelenk­ lagereinheit, die folgende Merkmale aufweist: Ein Innenteil mit einer ersten kugeligen Oberfläche; ein Außenteil mit einer zweiten kugeligen Oberfläche, die der ersten kugeligen Oberfläche mit Abstand gegenüberliegt, und eine Büchse, die fest an der zweiten kugeligen Fläche des Außenteils ange­ bracht ist, wobei die Büchse eine Außenschicht aus einem ersten Material, welches fest an der zweiten kugeligen Fläche angebracht ist, und eine Innenschicht aus einem zweiten, von dem ersten Material verschiedenen Material aufweist, wobei das zweite Material in Gleitkontakt mit der ersten kugeligen Oberfläche des Innenteils steht.

Vorzugsweise besitzt die Außenschicht der Büchse eine unregelmäßige Oberfläche, so daß die Büchse teilweise in dem Außenteil verankert ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Material ein Metall, und das zweite Material ist ein Harz, beispielsweise ein Harz aus der Fluorfamilie. Vorzugsweise ist das zweite Material ein Stoffmaterial aus Harzfilamenten.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Kugelgelenklagereinheit geschaffen, welches folgende Schritte umfaßt: Schaffen einer ersten Schicht aus einem ersten Material; festes Anbringen einer zweiten Schicht aus einem zweiten Material an der ersten Schicht, um eine mehrschichtige Büchse zu erhalten; Anbringen der Büchse an einer ersten kugeligen Oberfläche eines Innen­ teils, wobei die erste Schicht in Berührung mit dem Innen­ teil steht; Anordnen des Innenteils mit der Büchse innerhalb eines Hohlraums; Eingießen eines schmelzflüssigen Metalls in den Hohlraum, um ein Außenteil einstückig mit der zweiten Schicht der Büchse zu bilden; und, nach Entfernen einer Kombination aus Innenteil, Außenteil und Büchse aus dem Hohlraum nach Verfestigung des schmelzflüssigen Metalls, Aufbringen einer äußeren Kraft auf das Außenteil, um einen Spalt zwischen dem Innenteil und der ersten Schicht zu erhalten, derart, daß das Innenteil sich relativ zu dem Außenteil und der Büchse bewegen kann, während es in Gleitkontakt mit der ersten Schicht steht.

Vorzugsweise ist die zweite Schicht mit einer unregelmäßigen Oberfläche an ihrer Außenseite versehen, so daß die zweite Schicht physikalisch mit dem Außenteil integriert wird, wenn das Außenteil durch Schmieden gebildet wird. Das erste Material enthält vorzugsweise ein Harzmaterial niedriger Reibung, beispielsweise ein Harz der Fluorfamilie. Am meisten bevorzugt ist ein Stoffmaterial aus Harzfilamenten. Das Zweitmaterial ist vorzugsweise ein Metall.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kugelgelenklager­ einheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung im Querschnitt;

Fig. 2 eine schematische, perspektivische Darstellung der Lagereinheit nach Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Darstellung, die den Schritt zum Pressen einer Innenschicht aus einem Stoff auf Filamentbasis gegen eine Außenschicht aus Metall zum Bilden einer mehrschichtigen Büchse während eines Herstellungsprozesses für eine Kugelgelenklagereinheit gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Schritts zum Pressen der durch den Schritt nach Fig. 3 er­ haltenen mehrschichtigen Büchse auf eine kugelige Außenumfangsfläche eines Innenteils, wenn Preßformen sich bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in ihren zurückgezogenen Stellungen befinden;

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Pressens der nach dem Schritt gemäß Fig. 3 gebildeten mehrschichtigen Büchse auf das Innenteil, wenn die Preßformteile sich in ihrer vorgerückten Stellung befinden;

Fig. 6 eine schematische Darstellung des Bildens eines Außenteils durch Schmieden mit einer Kombination aus dem Innenteil und der mehrschichtigen Büchse, die in einem Hohlraum angeordnet sind;

Fig. 7 eine schematische Darstellung des Aufbringens einer externen Kraft auf das Außenteil, um so einen Spalt an der Gleitfläche in der Lagereinheit zu schaffen, nachdem der Formungsschritt gemäß der Erfindung aus­ geführt worden ist;

Fig. 8 eine schematische Querschnittdarstellung einer herkömmlichen Kugelgelenklagereinheit;

Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Schritts zum Bilden eines Außenteils der in Fig. 8 gezeigten Lagereinheit gemäß einem herkömmlichen Herstellungs­ verfahren; und

Fig. 10 eine schematische Darstellung des Aufbringens einer externen Kraft auf das Außenteil nach dem Formvorgang nach Fig. 9, um einen Spalt an einer Gleitfläche zu erzeugen.

Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch eine entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ausgebildete Kugel­ gelenklagereinheit. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, enthält die vorliegende Kugelgelenklagereinheit ein Innen­ teil 1, welches etwa die Form eines Rings und eine kugelig geformte Außenfläche hat. Das Innenteil 1 besitzt außerdem ein Durchgangsloch 4 mit einer gewünschten Quer­ schnittsform, so daß irgendein gewünschtes Element mit dem Innenteil 1 koppelbar ist, indem es in das Durchgangs­ loch 4 eingeführt wird. Die Lagereinheit enthält ferner eine mehrschichtige Büchse 2 und ein Außenteil 3, welches ebenfalls bei dieser Ausführungsform die Form eines Rings hat. Das Außenteil 3 ist mit einer kugelig geformten inneren Umfangsfläche versehen, die mit Abstand der kugeligen Außenumfangsfläche des Innenrings 1 gegenüberliegt, wenn die Anordnung gemäß Fig. 1 zusammengebaut ist. Die mehrschichtige Büchse 2 ist fest an der kugelig geformten Innenumfangsfläche des Außenteils 3 angebracht, so daß die am weitesten innen liegende Oberfläche der mehrschichtigen Büchse 3 ebenfalls kugelige Form hat und in Gleitkontakt mit der kugeligen Außenumfangsfläche des Innenrings 1 steht.

Demzufolge wird eine Gleitfläche an der Grenzschicht zwischen dem Innenteil 1 und der mehrschichtigen Büchse 2 gebildet, da letztere fest an dem Außenteil 3 angebracht ist. Wenn bei diesem Aufbau das Außenteil 3 ortsfest gehalten wird, kann das Innenteil 1 gegenüber dem Außenteil 3 verschwenkt werden und auch eine Drehbewegung vollziehen. Beispiels­ weise kann das Außenteil 3 an einem Ende einer (nicht gezeigten) Verbindung vorgesehen werden, wobei eine (nicht gezeigte) Drehwelle in das Innenteil 1 eingesetzt und an diesem fixiert wird. In diesem Fall kann die Drehwelle nicht nur eine Drehbewegung relativ zu dem Außenteil 3 vollziehen, sondern kann auch relativ zu dem Außenteil 3 verschwenkt werden.

In Übereinstimmung mit einem wichtigen Merkmal der vor­ liegenden Erfindung enthält die mehrschichtige Büchse 2 eine Innenschicht 2a und eine Außenschicht 2b bei der dargestellten Ausführungsform. Die mehrschichtige Büchse 2 kann auch bei Bedarf drei oder noch mehr Schichten enthalten. Vorzugsweise besteht die Innenschicht 2a aus einem ersten Material, während die Außenschicht 2b aus einem zweiten, von dem ersten Material verschiedenen Material besteht. Das erste Material ist so gewählt, daß es einen guten Gleit­ kontakt mit dem Innenteil 1 macht, während das zweite Material so gewählt wird, daß es eine feste mechanische Verbindung zwischen der Büchse 2 und dem Außenteil 3 gewährleistet.

Die Innenschicht 2a besitzt eine äußere Gleitfläche, die kugelig geformt ist und in Gleitkontakt mit der kugelig geformten Innengleitfläche des Innenrings 1 steht. Um die bestmögliche Leistung als Gleitlagereinheit zu schaffen, muß die Innenschicht 2a so aufgebaut sein, daß sie zumindest einen niedrigen Reibungskoeffizienten, eine hohe Verschleißfestigkeit und hohe Wärmewiderstands­ fähigkeit besitzt. Vorzugsweise besitzt die Innenschicht 2a außerdem die Fähigkeit, einer relativ hohen Belastung standzuhalten, und vorzugsweise besitzt sie eine hohe Wärmeleitfähigkeit und einen geringen Wärmeausdehnungs­ koeffizienten. Um die oben angegebenen Bedingungen zu erfüllen, besteht die Innenschicht 2a vorzugsweise aus einem Flachstück aus einem Harzmaterial. Das Harzmaterial ist vorzugsweise ein Harzmaterial der Fluorfamilie, beispielsweise Polyethylentetrafluorid (PTEF). Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird TEFLON (Handelsbezeichnung der Mitsui-Dupont Floro Chemical K. K. in Japan) verwendet. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Innenschicht 2a aus einem Blatt aus Webstoff mit Polyester oder Glasfasern und den TEFLON-Fasern. Damit besteht die Innenschicht 2a vorzugsweise aus einem Faser-Blattmaterial auf Webstoff- Grundlage.

Andererseits enthält die Außenschicht 2b ein Material, welches eine hohe mechanische Festigkeit zwischen der Innenschicht 2a und dem Außenteil 3 und/oder eine hohe Wärmeleitfähigkeit gewährleistet, damit die durch die Gleitbewegung zwischen dem Innenring 1 und der Innen­ schicht 2a erzeugte Wärme wirksam abgeleitet wird. Zu diesem Zweck besteht die äußere Schicht 2b vorzugsweise aus einem Metall, beispielsweise einer Kupferlegierung mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Die Innenschicht 2a ist fest an der Außenschicht 2b klebend oder mittels einer anderen geeigneten Methode angebracht. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Außenschicht 2b mit einer unregel­ mäßigen Oberfläche zumindest in einem Teil ihrer äußeren Umfangsfläche versehen. Die unregelmäßige Oberfläche kann definiert werden als jegliche Abweichung in radialer Richtung von einer kugeligen Oberfläche. Beispielsweise können mehrere sich radial erstreckende Vorsprünge an der äußeren Umfangsfläche der Außenschicht 2b vorgesehen sein, oder aber, alternativ, können Nuten in der äußeren Umfangsfläche der Außenschicht 2b ausgebildet sein, zum Beispiel durch Rändeln oder Pressen. Die Schaffung einer solchen unregelmäßigen Struktur in der äußeren Umfangs­ fläche der Außenschicht 2b ist zum Teil deshalb vorteil­ haft, weil diese Struktur einen starken Ankereffekt bezüglich des Außenteils 3 hat, wodurch ein starker mechanischer Halt zwischen der Büchse 2 und dem Außen­ teil 3 erhalten wird. Da insbesondere die Büchse 2 von dem Innenteil 1 eine Drehkraft erfährt, wenn das Innen­ teil 1 eine Schwenkbewegung macht, ist eine solche un­ regelmäßige Struktur besonders vorteilhaft, um zu ver­ hindern, daß sich die Büchse 2 relativ zu dem Außenteil 3 dreht. Es sei angemerkt, daß eine solche unregelmäßige Struktur auch an der Grenzschicht zwischen der Innen- und der Außenschicht 2a, 2b vorgesehen sein kann, falls erwünscht.

Anhand der Fig. 3 bis 7 soll nun ein Verfahren zum Herstellen einer Kugelgelenklagereinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden.

Zunächst wird das Innenteil 1 vorzugsweise aus einem Metall-Werkstück hergestellt, beispielsweise durch zer­ spanende Bearbeitung. Das heißt: Ein Metall-Werkstück wird bearbeitet, um das Innenteil 1 mit einer kugeligen Außenumfangsfläche 1a und dem Durchgangsloch 4 zu erhalten. Nach der Bearbeitung wird das Innenteil 1 vorzugsweise einer Wärmebehandlung oder einer Abschreckung sowie einem Fein­ schliff unterzogen. Dann wird die kugelige Außenumfangs­ fläche 1a durch Läppen endbearbeitet.

Anschließend wird ein Metallblechstück zu einem Zylinder geformt, der einen vorbestimmten Durchmesser aufweist. Anschließend wird der Zylinder zu einem Ring gewünschter Breite geschnitten, welcher die Außenschicht 2b der Büchse 2 bildet. In einer Ausführungsform wird die Außenumfangs­ fläche eines solchen Metallrings gerändelt, um eine nach oben und nach unten wechselnde unregelmäßige Struktur zu erhalten. In einer Ausführungsform kann eine solche un­ regelmäßige Struktur an der äußeren Umfangsfläche des Metallrings oder der Außenschicht 2b vorgesehen werden, wenn die Büchse 2 auf das Innenteil 2 gepreßt wird, was unten noch näher erläutert wird. Anschließend wird ein Streifen aus gewebten Fasern, vorzugsweise gewebt aus Polyester- oder Glasfasern, sowie TEFLON-Fäden, mit einem Klebstoff unter Aufbringen von Wärme gegen die innere Umfangsfläche des so gebildeten Metallrings 2b gepreßt. Damit ist der Streifen aus gewebten Fasern mit der Metall­ ring-Außenschicht 2b kombiniert und bildet eine Innen­ schicht 2a. Dadurch wird die zweischichtige Büchse 2 erhalten.

Dann wird gemäß Fig. 3 eine Aluminiumstange 5, deren Durchmesser geringfügig kleiner ist als der Innendurch­ messer der so erhaltenen zweischichtigen Büchse 2, in die ringförmige Büchse 2 eingeführt. Mit dem in die ringförmige Büchse 2 eingeführten Stab 5 wird Wärme zumindest auf die Stange 5 aufgebracht, so daß diese sich aufgrund von Wärmeausdehnung erweitert. Als Ergebnis wird die aus dem gewebten Kunstharz-Faser-Streifen be­ stehende Innenschicht 2a gegen die Metallring-Außen­ schicht 2b gepreßt, so daß die Innenschicht 2a fest an der Außenschicht 2b haftet. Dann wird der Stab 5 ab­ gekühlt, so daß er auf seinen ursprünglichen Durchmesser zurückschrumpft und er leicht aus der ringförmigen Büchse 2 herausgezogen werden kann. Die so geformte ringförmige Büchse 2 sollte einen Innendurchmesser besitzen, der mindestens gleich oder geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der äußeren Umfangsfläche 1a des Innen­ teils 1.

Dann wird gemäß Fig. 4 die so erhaltene ringförmige Büchse 2 auf das Innenteil 1 aufgepaßt, wie durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, und das Innenteil 1 mit der Büchse 2 wird in eine vorbestimmte Position zwischen einem Paar linker und rechter Preßformhälften 6 und 7 gebracht, von denen jede eine gekrümmte Andrück­ fläche aufweist. Wie zuvor erwähnt, kann bei einer Ausführungs­ form jede der so gekrümmten Andrückflächen mit einer un­ regelmäßigen Oberfläche versehen sein, beispielsweise Vorsprünge aufweisen, um auf diese Weise eine unregel­ mäßige Struktur in der äußeren Umfangsfläche der Außen­ schicht 2a der Büchse 2 zu bilden, wenn diese gepreßt wird. Dann werden gemäß den in Fig. 4 eingezeichneten Pfeilen die linke und die rechte Formhälfte 6 und 7 gegen­ einander bewegt, bis sie aus der in Fig. 4 gezeigten zurückgezogenen Stellung in eine in Fig. 5 gezeigte vorgerückte Stellung gelangen. Hierdurch wird die ring­ förmige Büchse 2 gegen die äußere Umfangsfläche 1a des Innenrings 1 gepreßt, so daß die Büchse 2 kugelige Form erhält, entsprechend der Kugelform der äußeren Umfangs­ fläche 1a des Innenrings 1. Als Ergebnis kommt die innere Umfangsfläche der Büchse 2 praktisch in ihrer Gesamtheit in Berührung mit der äußeren Umfangsfläche 1a des Innenrings 1.

Dann wird der Innenring 1 zusammen mit der Büchse 2 aus den Preßformhälften 6 und 7 entnommen, indem die Form­ hälften 6 und 7 in ihre zurückgezogene Stellung gefahren werden. Anschließend wird der Innenring zusammen mit der Büchse 2 in eine vorbestimmte Lage im Inneren eines Formhohlraums 9 einer Druckgußform 8 gebracht, die ebenfalls ein Paar getrennter Formhälften besitzt. Der Formhohlraum 9 entspricht in seiner Gestalt im wesentlichen dem Außen­ teil 3. Ein Kanal 10 erstreckt sich von der Außenseite der Form 8 zu dem Hohlraum 9. In den Hohlraum 9 über den Kanal 10 eingegossenes schmelzflüssiges Metall definiert das Außenteil 3. Vorzugsweise wird Zink (mit einem Schmelz­ punkt von etwa 420°C), Aluminium (mit einem Schmelzpunkt von etwa 660°C) oder dergleichen verwendet.

Wenn schmelzflüssiges Metall in den Hohlraum 9 eingegossen wird und das Material zur Bildung des Außenteils 3 ver­ festigt wird, erhält man eine strenge mechanische Kopplung zwischen der Außenschicht 2b und dem Außenteil 3, da das geschmolzene Metall in jegliche unregelmäßige Struktur an der äußeren Umfangsfläche der Außenschicht 2b gelangen kann, um so einen Verankerungseffekt zu bewirken. Da in diesem Stadium die Innenschicht 2a haftend und in enger Berührung mit der Außenschicht 2b steht und die Innenschicht 2a außerdem in engem Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche 1a des Innen­ rings 1 steht, gibt es keine Möglichkeit für das schmelz­ flüssige Metall, um die Kanten der Außenschicht 2b herum in Richtung auf den Innenring 1 zu kriechen.

Anschließend wird nach ausreichender Befestigung des schmelzflüssigen Metalls die Form 8 geöffnet, und das Produkt wird der Form 8 entnommen. Danach wird gemäß Fig. 7 eine externe Kraft radial und nach innen gerichtet auf das Außenteil 3 aufgebracht, wie es in Fig. 7 durch Pfeile angedeutet ist, so daß die sandwichartig zwischen dem inneren und äußeren Metallteil 1 und 3 gehaltene und fest an dem Außenteil 3 befestigte Büchse 2 veranlaßt wird, sich in Seitenrichtung entlang der kugeligen Außenumfangs­ fläche 1a des Innenteils 1 zu strecken, was wiederum zu einem schmalen gleichförmigen Spalt S zwischen der Büchse 2 und dem Innenteil 1 führt. Dann wird das Außenteil 3 endbearbeitet, um unerwünschte Grad oder dergleichen zu beseitigen und so die Herstellung abzuschließen.

Da bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine unregelmäßige Struktur oder eine Erhöhungen und Vertiefungen aufweisende Struktur 2bn an der äußeren Umfangs­ fläche der Metallring-Außenschicht 2b vorhanden ist, wie am besten aus Fig. 3 zu ersehen ist, kann an der Grenzfläche zwischen der Außenschicht 2b und dem Außenteil 3 eine starke körperliche Kopplung oder Verankerungsstruktur ge­ bildet werden. In der in Fig. 3 gezeigten Struktur ist die unregelmäßige Struktur 2bn in Form mehrerer sich radial erstreckender Vorsprünge dargestellt. Allerdings kann die unregelmäßige Struktur 2bn auch in irgendeiner anderen gewünschten Weise gebildet werden, zum Beispiel durch Nuten, die entlang der äußeren Umfangsfläche der Außenschicht 2b verlaufen. In letzterem Fall sollten die Nuten vorzugsweise einen Abschnitt umfassen, der sich zumindest teilweise in eine andere Richtung als die Umfangsrichtung erstreckt.

Erfindungsgemäß dient die Metallring-Außenschicht 2b auch zum Verhindern, daß irgendwelches schmelzflüssiges Metall um ihre Kanten herumkriecht und in Berührung mit der Innenschicht 2a gelangt, wenn das flüssige Metall in den Hohlraum 9 eingegossen wird, in welchem das Innenteil 1 zusammen mit der Büchse 2 angeordnet ist. Es gibt also keine Möglichkeit, daß die Innenschicht 2a des Webstücks aus Kunstharzfasern durch heißes flüssiges Metall während der Herstellung beschädigt wird oder sich in seiner Lage verschiebt. Da weiterhin die Büchse 2 stark an dem Außen­ teil 3 haftet, ist es unwahrscheinlich, daß die Büchse 2 sich in ihrer Lage verschiebt oder sich von dem Außenteil 3 trennt. Dies gilt auch dann, wenn eine Scherkraft auf die Grenzfläche zwischen der Büchse 2 und dem Außenteil 3 einwirkt.

Da die Metallring-Außenschicht 2b eine hervorragende Wärme­ leitfähigkeit aufweist, kann jegliche Wärme, die an der Gleitfläche zwischen dem Innenring 1 und der Büchse 2 entsteht, rasch in das Außenteil 3 abgeleitet werden. Daher wird die Gleitfläche wirksam gekühlt und auch dann auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten, wenn die Lager­ einheit über einen längeren Zeitraum im Dauerbetrieb ein­ gesetzt wird. Da außerdem gemäß der Erfindung eine externe Kraft auf das Außenteil 3 ausgeübt wird, welche radial nach innen gerichtet ist, damit die Innenschicht 2a in Seitenrichtung gestreckt wird, um einen vorbestimmten Spalt S an der Gleitfläche zwischen dem Innenteil 1 und der Büchse 2 zu bilden, wird der sich einstellende Spalt S über die gesamte Gleitfläche hinweg mit einer gleichförmigen Stärke ausgebildet. Damit kann man den Spalt S auf einen minimalen Wert einstellen, was eine glatte Betriebsweise gewährleistet. Weiterhin ist es unwahrscheinlich, daß die Büchse 2 einem besonderen Verschleiß unterliegt. Da die Erfindung eine enge Toleranz gestattet, läßt sich die Lagereinheit mit sehr hoher Genauigkeit fertigen.

Obschon die oben beschriebene Lagereinheit ein ringförmiges Außenteil 3 enthält, muß das Außenteil 3 nicht in Form eines Rings ausgebildet sein. Es kann statt dessen auch irgendein Strukturelement sein, zum Beispiel ein Zapfenende oder dergleichen. Der Gesamtaufbau des Außenteils 3 ist also nicht auf einen Ring beschränkt.

Claims (11)

1. Kugelgelenk-Gleitlagereinheit, umfassend:

• - ein Innenteil (1) mit einer ersten kugeligen Oberfläche,
• - ein Außenteil (3) mit einer zweiten kugeligen Oberfläche, die der ersten kugeligen Oberfläche mit Abstand gegenüberliegt, und
• - eine fest an der zweiten kugeligen Oberfläche des Außenteils (3) angebrachte Büchse (2) mit einer Außenschicht (2b) aus einem ersten Material, die fest an der zweiten kugeligen Fläche angebracht ist, und einer Innenschicht (2a) aus einem zweiten, von dem ersten verschiedenen Material, die in Gleitkontakt mit der ersten kugeligen Oberfläche des Innen­ teils (1) steht.

2. Einheit nach Anspruch 1, bei der zwischen der ersten kugeligen Oberfläche des Innenteils (1) und der Innenschicht (2a) der Büchse (2) ein vorbestimmter Spalt (S) vorgesehen ist.

3. Einheit nach Anspruch 1 und 2, bei der die Außenschicht (2b) eine unregelmäßige Struktur (2bn) an einer Grenzfläche mit dem Außenteil (3) aufweist, wobei die unregelmäßige Struktur eine Abweichung von einer Kugelform ist, um so eine körperliche Kopplung zwischen der Außenschicht (2b) der Büchse (2) und dem Außenteil (3) zu schaffen.

4. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das erste Material ein Metall und das zweite Material ein Harzmaterial aufweist.

5. Einheit nach Anspruch 4, bei der das Harzmaterial ein Flachmaterial aus gewebten Fasern ist, von denen zumindest einige aus einem Harz bestehen.

6. Einheit nach Anspruch 5, bei der die Fasern mindestens eine der Faserarten Polyester­ fasern, Glasfasern und Fluorharz-Fasern umfaßt.

7. Verfahren zum Herstellen einer Kugelgelenk-Gleitlager­ einheit, umfassend die Schritte:

• - Schaffen einer ersten Schicht eines ersten Materials,
• - festes Anbringen einer zweiten Schicht eines zweiten Materials an der ersten Schicht, um eine Mehrschicht- Büchse (2) zu bilden,
• - Anordnen der Büchse (2) auf einer ersten kugeligen Oberfläche eines Innenteils (1) und Anpressen der Büchse (2) gegen die erste kugelige Oberfläche, um auf diese Weise die erste Schicht in enge Berührung mit der ersten kugeligen Oberfläche des Innenteils zu bringen,
• - Anordnen des Innenteils mit der Büchse in einem Form­ hohlraum,
• - Eingießen von schmelzflüssigem Metall in den Formhohl­ raum (9), um einstückig mit der zweiten Schicht der Büchse (2) ein Außenteil (3) zu formen,
• - und - nach Entnahme der Kombination aus dem Innen­ teil, dem Außenteil und der Büchse aus dem Formhohlraum nach Verfestigung des schmelzflüssigen Metalls - Ausüben einer äußeren Kraft auf das Außenteil (3), um zwischen dem Innenteil und der ersten Schicht einen Spalt zu bilden, derart, daß das Innenteil sich relativ zu dem Außenteil und der Büchse bewegen kann, während eine Gleitberührung mit der ersten Schicht erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei der die zweite Schicht eine unregelmäßige Struktur in ihrer äußeren Umfangsfläche aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 7 und 8, bei dem eine unregelmäßige Struktur in Form einer Ab­ weichung von einer kugeligen Oberfläche auf der äußeren Umfangsfläche der zweiten Schicht (2bn) geschaffen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Schaffung einer unregelmäßigen Struktur dann erfolgt, wenn die Büchse gegen die erste Umfangs­ fläche des Innenteils (1) gepreßt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem die äußere Kraft radial nach innen gerichtet auf das Außenteil (3) ausgeübt wird, so daß zumindest die Innenschicht der Büchse in Seitenrichtung gestreckt wird.