DE69321981T2

DE69321981T2 - Zusammengesetztes Lagermaterial und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE69321981T2
Application number: DE69321981T
Authority: DE
Inventors: Chuichi Ota-Ku Tokyo Yanagawa
Original assignee: Yanagawa Seiko Co Ltd
Current assignee: Yanagawa Seiko Co Ltd
Priority date: 1992-02-26
Filing date: 1993-02-24
Publication date: 1999-07-15
Anticipated expiration: 2013-02-25
Also published as: ATE173324T1; EP0558282B1; CA2090771A1; DE69321981D1; EP0558282A1; CA2090771C

Description

Technischer Bereich

Diese Erfindung bezieht sich auf einen aus verschiedenen Werkstoffen in einer zweischichtigen Konstruktion erhaltenen Verbundwerkstoff und auf ein Verfahren zu dessen Herstellung, insbesondere auf einen Verbundwerkstoff, der zur Herstellung von nicht geschmierten Lagern, die einen relativ kleinen Durchmesser aufweisen und aus einer auf der inneren Seitenfläche mit Fluorharz bedeckten Metallplatte bestehen, geeignet ist.

Hintergrund der Erfindung

Im allgemeinen werden bei Drehteilen und bei Gleitteilen verschiedener Geräte kleiner Größe wie zum Beispiel Tonbandgeräten, Videobandgeräten und dergleichen häufig nicht geschmierte Lager, "Trockenlager" genannt, verwendet, die aus Gründen der Verhinderung von durch Schmiermittel verursachten Verunreinigungen, der Einfachheit ihrer Konstruktion und aus anderen Gründen kein Schmiermittel enthalten. Insbesondere werden nicht geschmierte Lager, die einen geeigneten Lagerteil, zum Beispiel Fluorharz, an ihren Dreh- oder Gleitteilen verwenden, aufgrund des geringen Reibungskoeffizienten der verwendeten Materialien, d. h. Fluorharz, bevorzugt.
Fig. 10 ist ein Querschnitt eines bereits bekannten nicht geschmierten Lagers 1. Dieses nicht geschmierte Lager 1 umfaßt einen runden stangen- oder rohrförmigen Teil 2 aus Polytetrafluorethylen (anschließend PTFE genannt) mit einem geringen Reibungskoeffizienten, wobei der Teil in eine im wesentlichen zylindrische Form vorgegebener Größe und Form gebracht wird. Ein derartiges nicht geschmiertes Lager 1 muß aufgrund der geringen mechanischen Stärke von dem das Teil 2 bildenden PTFE eine größere Wandstärke aufweisen, so daß dieses Lager 1 zum Beispiel für einen Innendurchmesser von 3 mm eine um mehr als 1,5 mm größere Wandstärke benötigt. Daher benötigt ein nicht geschmiertes Lager 1 mit einem größeren Durchmesser eine größere Menge von teurerem PTFE, wodurch sich die Herstellungskosten erhöhen. Wenn die Lager bei hohen PV-Werten verwendet werden, erhöht sich aufgrund der großen Wandstärke die Verformung der PTFE-Masse. Weiterhin nimmt die durch die relativen Bewegungen zwischen dem nicht geschmierten Lager 1 und Teilen, wie der darin befestigten Welle, erzeugte Wärme in der PTFE-Masse zu, wobei die Wärme eine Wärmeausdehnung des Lagers 1 bewirkt, so daß ein großer Spielraum zwischen dem nicht geschmierten Lager 1 und der entsprechenden Welle unvermeidlich war.
Weiterhin bewirkt die durch die relativen Bewegungen zwischen dem nicht geschmierten Lager 1 und der entsprechenden Welle erzeugte Wärme eine Erweichung sowie eine stärkere Abnützung des PTFE, wodurch die Lebensdauer des nicht geschmierten Lagers 1 verkürzt wird.
Um die eingangs beschriebenen Probleme zu beseitigen, wird ein nicht geschmiertes Lager 4 aus Verbundwerkstoff 3, wie in Fig. 11 bis 13 dargestellt, verwendet. Ein derartiges nicht geschmiertes Lager 4 verwendet einen Verbundwerkstoff 3, der aus einer ebenen Stahlplatte 5 und einer an der Stahlplatte 5 klebenden Schicht oder Platte 6 aus PTFE besteht. Der Verbundwerkstoff 3 wird dann in die vorgegebene Größe geformt oder gestanzt und rund gemacht, um dadurch ein nicht geschmiertes Lager 9 mit einer im wesentlichen zylindrischen Form und einem Schlitz 7 zu erhalten. Bei einem solchen nicht geschmierten Lager 4 aus Verbundwerkstoff 3 werden Epoxidharzklebstoffe mit einem großen Wärmewiderstand and guten Klebeeigenschaften verwendet, um die PTFE-Schicht 6 mit der Stahlplatte 5 zu verbinden. Die Epoxidharz verwendende Verbindungsschicht 8 wird jedoch aufgrund der geringen Dehnung von 1-2% des zum Formen des Verbundwerkstoffes 3 in runde Formen zur Herstellung nicht geschmierter Lager 4 mit einem kleinen Krümmungsradius, d. h. mit einem kleinen Durchmesser, verwendeten Epoxidharzes getrennt.
In einer weiteren Ausführungsform des in Fig. 14 dargestellten nicht geschmierten Lagers 4 wird ein Fluorharz und dergleichen in zylindrischer Form mit einer vorgegebenen Interferenz verwendendes Innenteil 12 des Lagerteils 11 in einem Außenteil 10 des aus den Metallwerkstoffen 9 geformten Rohrs angebracht, um einen Verbundwerkstoff 13 zu erhalten, der dann in die vorgegebene Form des nicht geschmierten Lagers 4 gebracht wird. Um die Produktivität zu erhöhen, wird ein langer Verbundwerkstoff 13 mit einem langen Innenteil 10 und einem langen Außenteil 12 verwendet, zum Beispiel 2-3 Meter, und kontinuierlich in eine Bearbeitungsmaschine, wie etwa eine automatische Drehbank, zum Schneiden und anderen Bearbeiten gefüttert.
Das Anpassen des Außenteils 10 an das Innenteil 12 mit einer vorgegebenen Interferenz war jedoch mit Ausnahme kurzer Teile sehr schwierig und für lange Teile fast unmöglich. Weiterhin neigen auf die Oberfläche der Teile aufgetragene Kleber dazu, bei dem Anpassen getrennt zu werden.
Dementsprechend wird bei einem anderen Herstellungsvorgang der Außenteil 10 mit einem Spielraum auf dem Innenteil 12 befestigt und die dadurch erhaltene Anordnung einem Zug ausgesetzt, um einen integralen Werkstoff 13 zu erhalten.
Bei diesem Ziehvorgang wird jedoch eine Krümmung von 10 mm pro 1 m Länge des Verbundwerkstoffs 13 erzeugt. Wenn der resultierende Verbundwerkstoff 13 mit der Krümmung bearbeitet wird, z. B. geschnitten wird, wird der eine Endteil eingespannt und gedreht, wohingegen das andere Ende, das die Krümmung aufweist, dazu gebracht wird, sich exzentrisch zu drehen, wodurch der Verbundwerkstoff 13 in Schwingung versetzt wird. Die resultierende Schwingung wird auf die Schneidkante übertragen, so daß ein genaues Arbeiten nicht mehr möglich ist. Für eine größere Genauigkeit ist es notwendig, den Verbundwerkstoff in kurze Längen zu schneiden, wodurch jedoch die Qualität herabgesetzt wird und die Herstellungskosten erhöht werden, so daß kompliziertere Techniken und Geräte benötigt werden. Weiterhin wird, wenn die nicht geschmierten Lager 14 als Bandführungswalze bei einem Videobandgerät und dergleichen verwendet werden, eine größere Genauigkeit zu deren Herstellung benötigt, so daß es aufgrund der oben angeführten Gründe kaum möglich war, lange Materialien zu verwenden, wodurch das Verfahren komplizierter und teurer wird. Zusätzlich zu dieser größeren finanziellen Belastung erhöht das teure als Rohmaterial verwendete Fluorharz die Kosten der so erhaltenen nicht geschmierten Lager beträchtlich. Infolgedessen kann Fluorharz praktisch nicht für nicht geschmierte Lager verwendet werden, so daß Polyacetalharz in vielen Fällen an Stelle von Fluorharz verwendet wurde. Wenn jedoch Polyacetal als Werkstoff für Lager 11 zum Beispiel im bei hohen Geschwindigkeiten gedrehten Mechanismus von Videogeräten für Geschäftszwecke verwendet wird, kann durch Schwingung und Geräusche Ruck-Gleiten verursacht werden, was dazu führt, daß der Innenteil 12 sich von dem Außenteil 10 löst.
Weiterhin sind Journallager bekannt, bei denen ein Innenteil durch Bereitstellung eines Klebers in der Lücke zwischen den zwei Teilen mit einem Außenteil verbunden wird: Beispiele werden z. B. in US-A-3 545 900 gezeigt, wo eine Kohlenstoffunterlage mit einem Stahlkörper verbunden wird, in US-A-4 512 290, wo ein Gleitstein mit einem Kurbelzapfen verbunden wird und in US-A-1 055 913, wo drei konzentrische Büchsen verbunden werden, um einen Lagereinsatz zu bilden.
Es ist weiterhin bekannt, daß bei einer Umfangsspalte zwischen zwei zu verbindenden zylindrischen Teilen diese fixiert werden sollten, während der Kleber aushärtet, um eine einheitliche Spalte um den Umfang zu erhalten. Dias kann erzielt werden, indem separate Mittel zum Fixieren der zwei Teile verwendet werden, oder indem die zwei Teile so konstruiert werden, daß man ohne Fixierausrüstung auskommt. Dies wird in dem "Handbuch der Kleb-, Gieß- und Laminiertechnik", W. Ludeck, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1979, Seiten 154-159 veranschaulicht. In diesem Handbuch wird auch auf eine kleine Spalte in der Größenordnung von 0,05 bis 0,15 mm Bezug genommen und daß vorzugsweise eine Fixierausrüstung weggelassen werden sollte, indem man auf einem der zwei Teile eine gerade Rändelung bereitstellt, wodurch eine Vielzahl von Auskragungen entsteht, die dieselbe Höhe wie die Größe der Spalte aufweisen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Aus diesem Grunde ist es ein wesentliches Ziel dieser Erfindung, einen verläßlichen Verbundwerkstoff mit relativ einfacher Konstruktion und bestehend aus einem Außenteil und einem Innenteil, die fest aneinander befestigt sind, um die Nachteile der weiter oben beschriebenen bisherigen Techniken zu beseitigen und ein Verfahren zu deren Herstellung herzustellen.
Das weiter oben angeführte Ziel wird erfindungsgemäß durch den in Anspruch 1 und durch die in Anspruch 3 und 4 definierten Verfahren beschriebenen zylindrischen Lagerverbundwerkstoff erreicht.
Vorzugsweise ist gemäß Anspruch 2 und 5 und gemäß den Verfahren nach Anspruch 3 und 4 der in Anspruch 1 beschriebene Verbundwerkstoff dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Außenteil oder der Innenteil aus Metall ist und der andere Teil aus Fluorharz ist.
Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, den Innenteil leicht auf dem Außenteil zu befestigen, um eine sichere integrale Konstruktion zu bilden, wodurch spezielle Techniken und Geräte nicht mehr notwendig sind und erhöhte Herstellungskosten vermieden werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Um die vorliegende Erfindung, deren Bereich in den im Anschluß befindlichen Ansprüchen abgesteckt wird, besser zu verstehen, wird auf die folgenden detaillierten Beschreibungen beispielhafter Ausführungsformen gemeinsam mit den beigelegten Zeichnungen Bezug genommen, wobei:
Fig. 1 eine teilweise Teilansicht einer Ausführungsform eines in einem nicht geschmierten Lager verwendeten erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs ist;
Fig. 2 ein Querschnitt eines Teils des in Fig. 1 dargestellten nicht geschmierten Lagers ist;
Fig. 3 ein Längsschnitt entlang der Linie A-A von Fig. 2 ist;
Fig. 4 ein Längsschnitt ist, der einen Teil einer Formvorrichtung für den erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff zeigt;
Fig. 5 ein Querschnitt im großen Maßstab entlang der Linie B-B von Fig. 4 ist, der den wesentlichen Teil der Form für den Innenteil des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs zeigt;
Fig. 6 ein Querschnitt im großen Maßstab eines Teils eines nicht geschmierten Lagers ist, wobei der Innenteil in der ersten Ausführungsform des Verfahrens zum Erhalten des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs in den Außenteil eingeschoben wird;
Fig. 7 ein Querschnitt ist, der ein Beispiel gemäß der zweiten Ausführungsform des Verfahrens zeigt, wobei ein Verbindungsmittel auf dem Innenteil des Verbundwerkstoffs angebracht wird;
Fig. 8 ein Querschnitt ist, der ein Beispiel gemäß der zweiten Ausführungsform des Verfahrens zeigt, wobei der Innenteil in den Außenteil eingeschoben wird;
Fig. 9 ein Querschnitt ist, der ein weiteres Beispiel gemäß der zweiten Ausführungsform des Verfahrens zeigt, wobei das Verbindungsmittel auf dem Innenteil angebracht wird;
Fig. 10 ein Längsschnitt bisher bekannter nicht geschmierter Lager ist;
Fig. 11 eine Perspektive zur Veranschaulichung des Herstellungsverfahrens bisher bekannten Verbundwerkstoffs ist;
Fig. 12 ein Längsschnitt eines weiteren nicht geschmierten Lagers ist, das den in Fig. 11 dargestellten Verbundwerkstoff verwendet;
Fig. 13 ein Querschnitt des nicht geschmierten Lagers aus Fig. 12 ist;
Fig. 14 ein Längsschnitt eines weiteren nicht geschmierten Lagers ist, das bisher bekannten Verbundwerkstoff verwendet.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Die Ausführungsformen der Erfindung werden anschließend unter Bezugnahme auf Fig. 1-9 in größerem Detail beschrieben.
Fig. 1-3 zeigen eine Ausführungsform des nicht geschmierten Lagers, das den erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff verwendet, wobei Fig. 1 eine teilweise Teilansicht des nicht geschmierten Lagers, Fig. 2 einen Querschnitt davon und Fig. 3 einen Längsschnitt davon entlang der Linie A-A von Fig. 2 zeigt.
Wie in diesen Figuren dargestellt, besteht das nicht geschmierte Lager 15 aus einem Verbundwerkstoff 18, der aus einem Außenteil 16 und einem damit verbundenen Innenteil 17 besteht. Dieser Außenteil 16 wird in dieser Ausführungsform aus einem beliebigen gewünschten Metallwerkstoff 19, wie rostfreiem Stahl, in eine zylindrische Form gebracht. Der Innenteil 17 wird mit oder ohne einer geeigneten Menge eines Füllstoffes oder von Füllstoffen, die zum Erhöhen des Reibungswiderstands daruntergemischt werden, aus der Fluorharzschicht 20 wie PTFE in eine im wesentlichen zylindrische Form gebracht, wobei die Füllstoffe zum Beispiel Glasfaser, Kohlenstoff, Graphit, Molybdän, Kohlenstoffaser und dergleichen oder deren Kombinationen sind. Eine geeignete Spalte 6 wird, wie in Fig. 2 dargestellt, zwischen der Innenfläche 23 des Außenteils 16 und der Außenfläche des Innenteils 17 geformt. Weiterhin wird eine Vielzahl, zum Beispiel in dieser Ausführungsform 12, von Auskragungen 22 auf der Außenfläche 21 des Innenteils 17 gebildet, die sich jeweils axial erstrecken und einen dreieckigen Querschnitt aufweisen, der radial nach außen hin vorsteht. Der maximale Außendurchmesser d00 eines entlang der Scheitelpunkte des Dreiecks dieser Auskragungen 22 gezogenen Kreises ist im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser D00 der Innenfläche 23 des Außenteils 16. Es wird eine Oberfläche 24 zur relativen Bewegung wie Drehung, Verschiebung und Schwingung hinsichtlich der nicht abgebildeten Welle und dergleichen auf der Innenfläche des Innenteils 17 bereitgestellt. Weiterhin wird die Spalte 6 mit einem Verbindungsmittel 25 wie etwa einem Kleber, in dieser Ausführungsform PTFE-Harz, gefüllt. Dieses Verbindungsmittel 25 bindet den Außenteil 16 und den Innenteil 17 zusammen, um eine kompakte Struktur aus Verbundwerkstoff 18 zu bilden. Der Querschnitt der Auskragungen 22 ist nicht auf ein Dreieck beschränkt, sondern kann auch halbkreisförmig sein. Eine Vielzahl von Auskragungen 22 wird hierbei verwendet, deren Anzahl ist jedoch auf keine spezifische Anzahl beschränkt.
Im Anschluß wird die erste weiter oben beschriebene Ausführungsform des Verfahrens zur Erhaltung des Verbundwerkstoffs unter Bezugnahme auf Fig. 4-6 erläutert.
Fig. 4 ist ein Längsschnitt, der einen Teil einer Formvorrichtung des Innenteils zeigt, Fig. 5 ein vergrößerter Querschnitt entlang der Linie B-B von Fig. 4, und Fig. 6 ein vergrößerter Querschnitt eines Bestandteils des zusammengebauten Außenteils und Innenteils.
Zuerst wird der Außenteil 16 durch ein beliebiges bekanntes Verfahren, zum Beispiel indem ein geeigneter Werkstoff wie ein nahtloses Rohr oder ein Rohr aus rostfreiem Stahl und dergleichen mit Naht gezogen wird, in die Form eines um die 2,5 m langen Rohrs mit einem Außendurchmesser von 4,1 mm und einem Innendurchmesser D00 von 3 mm, oder geringfügig größer, gebracht.
Danach wird der Innenteil 17 durch ein Pastenextrudierverfahren mittels einer geeigneten Formvorrichtung 26 und Form 27, wie in Fig. 4 und Fig. 5 dargestellt, hergestellt. Genauer gesagt wird der Innenteil 17 hergestellt, indem das in den Zylinder 28 gefüllte Fluorharz 20, wie in Fig. 4 dargestellt, in Pfeilrichtung mittels des Rammbärkopfes 39 eines Rammbären 31 extrudiert wird, um so einen runden Stabteil zu formen, der 2,5 m lang ist, dessen Außenfläche 21 einen Durchmesser d11 von etwas weniger als 3 mm hat und der 12 axiale Auskragungen 22 aufweist, die auf der Außenfläche verteilt sind und in einem regelmäßigen Abstand in die Umfangsrichtung angebracht sind, wobei die Auskragungen jeweils einen dreieckigen Querschnitt von 0,1 mm Höhe haben und einen maximalen Außendurchmesser d00 aufweisen, der im wesentlichen dem Innendurchmesser D00 des Außenteils 16 entspricht.
Die Länge des Außenteils 16 und des Innenteils 17 wird weiten oben in einer Größe von 2,5 m angegeben, um sie an die Länge des Materialzuführbandes des Gerätes wie einer automatischen Drehmaschine anzupassen, ist jedoch nicht auf eine Länge von 2,5 m begrenzt.
Zum Einsetzen des Innenteils 17 in den Außenteil 16 wird eine beliebige geeignete Oberflächenbehandlung wie Ätzen auf dem Innenteil 17 durchgeführt und letztgenannter Teil 17 in den Außenteil 16 eingesetzt, während die Innenfläche 23 des Außenteils 16 mit den Scheitelpunkten des dreieckigen Querschnitts der jeweiligen auf der Außenfläche 21 des Innenteils 17 bereitgestellten Auskragungen 22 in Berührung bleibt. Da die Innenfläche 23 des Außenteils 16 im wesentlichen denselben Durchmesser hat wie der maximale Durchmesser der Auskragungen 22, kann, wenn eine geeignete Spalte δ zwischen der Innenfläche 23 und der Außenfläche 21 des Innenteils 17 bereitgestellt wird, der Einsetzvorgang leicht ausgeführt werden. Wenn die Auskragungen 22 des dreieckigen Querschnitts als Teil des Einsetzteils verwendet werden, haben beide Teile weniger Berührungsflächen und die Scheitelpunkte des dreieckigen Querschnitts sind etwas zerdrückt, so daß der Einsetzwiderstand zwischen dem Außenteil 16 und dem Innenteil 17 in Bezug auf den Einsetzvorgang bisher bekannter Teile herabgesetzt wird. In einer weiteren Ausführungsform kann eine geeignete Spalte oder Interferenz zwischen der Innenfläche 23 des Außenteils 16 und den Scheitelpunkten der Auskragungen 22 des Innenteils 17 bereitgestellt werden, wobei der Durchmesser d11 der Außenfläche 21 des Innenteils 17 etwas kleiner als der Durchmesser D00 der Innenfläche 23 des Außenteils 16 sein muß, um eine Spalte δ zu bilden.
Hinsichtlich dem Befestigungsvorgang zwischen dem Innenteil 17 und dem Außenteil 16 wird eine Spalte 6 zwischen den gegenüberliegenden Flächen des Innenteils 17 und des Außenteils 16 bereitgestellt, wie in Fig. 6 verdeutlicht wird. Ein Verbindungsmittel 25 wie Flüssigkleber mit hoher Fluidität und geringer Viskosität, zum Beispiel Epoxidharze, wird, wenn nötig unter Druck, in die Spalte δ gefüllt. Die so aufgetragenen Kleber werden ausgehärtet, indem die Kleber bei einer vorgegebenen Temperatur und für eine vorgegebene Zeitdauer mittels einer nicht abgebildeten geeigneten Heizvorrichtung wie einem Thermostat erhitzt werden, um dadurch den Innenteil 17 und den Außenteil 16 miteinander zu verbinden.
Wie oben beschrieben, können der Innenteil 17 und der Außenteil 16 leicht in eine integrale Konstruktion eingebaut werden, um dadurch einen Verbundwerkstoff 18 zu erhalten, der lang, sehr verläßlich und qualitativ hochwertig ist.
Wenn der Innenteil 17 und der Außenteil 16 durch Erhitzen aneinandergeklebt werden, dehnt sich der Innenteil 17, der die Form eines runden Stabes hat und einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, nach außen in die Richtung seines Durchmessers aus, um über den Klebstoff 25 an der Innenfläche des Außenteils 16 anzukleben. Beim Abkühlen der Anordnung schrumpfen der Innenteil 17 und der Außenteil 16 in Richtung des Durchmessers, wodurch der Innenteil 17 in erster Linie aufgrund seines größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten schrumpft, was zu einer Spannung in den Verbindungsteilen des Außenteils 16 und des Innenteils 17 führt. Aus diesem Grund wird es bevorzugt, den Innenteil 17 in der Form eines runden Stabes zu bilden, um diesen Nachteil zu beseitigen.
Beim Zusammenbauen des Innenteils 17 und des Außenteils 16 wird, wie weiter oben gemäß der Erfindung beschrieben, anders als bei den bisher bekannten Verfahren kein Ziehvorgang verwendet, so daß keine Krümmung in axiale Richtung erzeugt wird. Aus diesem Grunde wird beim kontinuierlichen Arbeiten, zum Beispiel wenn der Verbundwerkstoff 18 erfindungsgemäß auf einem Gerät wie einer automatischen Drehmaschine geschnitten wird, der Verbundwerkstoff 18 keiner Vibration ausgesetzt, wodurch eine bessere Arbeitsgenauigkeit erzielt werden kann.
Die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs und dessen Wirkung werden im Anschluß unter Bezugnahme auf Fig. 7 und 8 besprochen.
Fig. 7 ist ein Querschnitt, der eine auf die Außenfläche des Innenteils 17 aufgetragene Klebstoffschicht zeigt und Fig. 8 ist dieselbe Ansicht, die den Teil des nicht geschmierten Lagers zeigt, bei dem der Innenteil 17 und der Außenteil 16 verbunden sind.
Gemäß dieser Ausführungsform wird zuerst eine geeignete wohlbekannte Oberflächenbehandlung wie Ätzen zur Vorbereitung der Beschichtung auf der Außenfläche 21 des Innenteils 17, der eine Vielzahl von Auskragungen 22 aufweist, durchgeführt. Die Außenfläche 21 des Innenteils 17 wird dann mit einem geeigneten Verbindungsmittel 25, wie in Fig. 7 dargestellt, beschichtet. Nachdem die so aufgetragene Klebstoffschicht getrocknet worden ist, wird der Innenteil 17 auf die hinsichtlich der ersten Ausführungsform beschriebene Art und Weise in den Außenteil 16 eingeschoben und die Anordnung in einer geeigneten nicht dargestellten Heizvorrichtung, etwa einem Thermostat, bei einer vorgegebenen Temperatur und für eine vorgegebene Zeitdauer erhitzt, um den Klebstoff auszuhärten, damit der Innenteil 17 und der Außenteil 16 ineinanderpassen.
Aufgrund dieser Ausführungsform, bei welcher der Innenteil 17 nach der Beschichtung des Verbindungsmittels 25 auf der Außenfläche 21 des Innenteils 17 in den Außenteil 16 eingeschoben wird, kann die Verwendung des Verbindungsmittels 25 gemeinsam mit den in der ersten Ausführungsform erhaltenen Wirkungen leichter gemacht werden. Da das Verbindungsmittel 25 zuerst getrocknet wird, um die in den Verbindungsklebstoffen beinhalteten flüchtigen Substanzen in den Lösungsmitteln sicher verflüchtigen zu lassen, wodurch gute Trockenbedingungen für den Einschiebevorgang geschaffen werden, wird es möglich, das Verbindungsmaterial 25, das eine relativ geringe Fluidität (hohe Viskosität) aufweist und nur schwer in die engen Zwischenräume vordringen konnte, in die engen Zwischenräume aufzutragen. Die Verbindungskleber 25 werden zuerst wie oben beschrieben in den engen Zwischenräumen getrocknet, anschließend zum Schmelzen erhitzt und letztendlich ausgehärtet, so daß der Rückstand des löslichen Gases am Boden der Zwischenräume verhindert wird und wobei der Innenteil 17 mit dem Außenteil 16 mit genügender Verbindungskraft und ohne Erzeugung von Spalten verbunden wird.
Beim Einschieben des Innenteils 17 in den Außenteil 16 kann, während die Innenfläche 23 des Außenteils 16 mit den Scheitelpunkten der auf der Außenfläche 21 des Innenteils 17 bereitgestellten Auskragungen 22 in Berührung gehalten wird, die Beschichtung 25 auf den Scheitelpunkten der Auskragungen 22 entfernt werden. Die entfernten Teile der Beschichtung 25 sind hinsichtlich dem Durchmesser des Innenteils 17 relativ klein, so daß sie für die erwünschte Gesamtverbindungskraft zwischen dem Innenteil und dem Außenteil 16 vernachlässigt werden können.
In dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform kann eine Spalte δ&sub0;&sub0; zwischen der Oberfläche des Verbindungsmaterials 25 und der Innenfläche des Außenteils 16 gebildet werden. Wenn jedoch der Innenteil 17, wie in Fig. 8 dargestellt, aus Fluorharz 20 gemacht wird, ist es möglich, den Innenteil 17 durch Erwärmung mit einer nicht abgebildeten geeigneten Heizvorrichtung, wie einem Thermostat, bei einer vorgegebenen Temperatur und Zeitdauer thermisch auszudehnen, wodurch die Außenfläche des Innenteils 17 und die Innenfläche 23 des Außenteils 16 mittels des Verbindungsmaterials 25 in enge Berührung miteinander kommen. Somit kann ein langer Verbundwerkstoff 18 mit ausreichender Verbindungskraft und sichergestellter Integralität erhalten werden, der äußerst verläßlich und qualitativ hochwertig ist.
Fig. 9 ist ein Querschnitt eines Teils des Innenteils 17, bei dem ein Verbindungsmaterial mit großer Viskosität und entsprechend geringer Fluidität verwendet wird.
Bei der Beschichtung eines derartigen Verbindungsmaterials wird das Verbindungsmaterial so auf dem Innenteil 17 aufgetragen, um die benachbarten Scheitelpunkte der Auskragungen 22 zu verbinden. Beim anschließenden Einschieben des Innenteils 17 in den Außenteil 16 werden, wobei die Innenfläche 23 des Außenteils 16 mit den Scheitelpunkten der Auskragungen 22 in Berührung bleibt, die Beschichtungsteile 25 auf den Scheitelpunkten der Auskragungen 22 entfernt, wodurch dieser Einschiebevorgang komplizierter wird, wobei die Teile 25a des zwischen den benachbarten Scheitelpunkten 22 befindlichen Verbindungsmaterials jedoch nicht entfernt werden, wodurch eine ausreichende Verbindungskraft zwischen dem Innenteil 17 und dem Außenteil 16 gewährleistet wird.
Nicht geschmierte kurze Lager 15 können unter Verwendung der oben beschriebenen langen Verbundwerkstoffe 18 hergestellt werden, indem der Verbundwerkstoff 18 auf einer mit einer automatischen Zuführung ausgestatteten automatischen Drehmaschine durch eine Reihe von Arbeitsschritten wie Bohren, Abschrägen, Schneiden und dergleichen zum Erhalten eines Innendurchmessers von 1,5 mm, eines Außendurchmessers von 4 mm und einer Länge von 8 mm bearbeitet wird, wodurch nicht geschmierte Lager 15 mit einem kleinen Durchmesser und einer Fluorharzschicht 20 als dünnem Innenteil 17 hergestellt werden. Da die Dicke der Fluorharzschicht 20 verringert werden kann, ist es möglich, eine rasche Wärmeübertragung (in dem verwendeten Fluorharz 20 aufgrund der Gleitbewegung zwischen der Schicht 20 und dem Schaft akkumuliert) an den Werkstoff 19 zu bewirken, wodurch die Wärmeleitfähigkeit der Schicht 20 verbessert und der Temperaturanstieg in der Schicht 20 herabgesetzt wird, so daß die Verringerung der Kompressionsstärke der Fluorharzschicht 20 dadurch vermieden wird und somit ein nicht geschmiertes Lager 15 erhalten werden kann, das höhere PV-Werte aushalten kann.
Da die erfindungsgemäß Fluorharz 20 verwendenden nicht geschmierten Lager 15 einen geringeren Reibungskoeffizienten aufweisen und, wie oben beschrieben, höhere PV-Werte aushalten können, können die erfindungsgemäßen nicht geschmierten Lager 15, wenn sie als Bandführungswalzen bei hohen Geschwindigkeiten verwendet werden, solche Nachteile wie die Erzeugung von Ruck-Gleiten, Schwingung und Geräuschen und das Herausfallen des Innenteils 17 aus dem Außenteil 16, wie durch die nicht geschmierten Lager 14, die Polyacetal verwenden, gezeigt, verhindern.
Weiterhin kann Fluorharz 20 dünner gemacht werden, so daß die Größenvariation von Fluorharz 20 durch die Ausdehnung aufgrund der Hitzeakkumulation (durch das Reibungsverschieben zwischen Fluorharz 20 und der entsprechenden Achse hervorgerufen) im Vergleich zu bisher bekannten Lagern sicher herabgesetzt wird, so daß der Spielraum zwischen den nicht geschmierten Lagern 15 und der Achse auch herabgesetzt werden kann, wodurch die Lagergenauigkeit dieses nicht geschmierten Lagers 15 ansteigt.
Wie weiter oben beschrieben kann das nicht geschmierte Lager 15, das den erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff 18 verwendet, effizient mit niedrigen Herstellungskosten und hoher Produktivität hergestellt werden.
Die vorliegende Erfindung wurde zwar unter Bezugnahme auf deren beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, diejenigen, die sich auf dem Gebiet auskennen, werden jedoch wissen, daß Variationen und Abänderungen gemacht werden können, ohne den in den Patentansprüchen begrenzten Bereich der Erfindung zu verlassen.
Obwohl zum Beispiel Metall 19 für den Außenteil 16 und Fluorharz 20 für den Innenteil 17 verwendet werden, ist es möglich, Fluorharz 20 für den Außenteil 16 und Metall 19 für den Innenteil 17 zu verwenden. Weiterhin kann der Werkstoff für den Innenteil 17 und den Außenteil 16 anders als oben beschrieben sein, zum Beispiel hochpolymere Werkstoffe wie zum Beispiel die Kombination aus Keramik und Polyamidharz, und dafür adaptiert werden.
Der Außenteil 16 und der Innenteil 17 können zusammengebaut werden, indem zuerst der Innenteil 17 lose in den Außenteil 16 eingeschoben wird, anschließend die so erhaltene Anordnung am Außenteil 16 gezogen wird und schließlich diese Teile durch geeignete Kleber zusammengeklebt werden.
Weiterhin können die Auskragungen 22 spiralförmig gestaltet sein oder auf einem Teil der Oberfläche des Innenteils 17 angebracht werden.

Claims

1. Ein zylindrisches zusammengesetztes Lagermaterial zur Herstellung einer Vielzahl kurzer Lager, wobei das Material aus folgendem besteht:

einem Innenteil (17) mit einer Außenfläche (21);

einem ringförmigen Außenteil (16) mit einer Innenfläche (23);

in dem die Innenfläche (23) und die Außenfläche (21) einander mit einer dazwischenliegenden Lücke (δ) gegenüberliegen, die im Vergleich zum Kurvenradius der Innenfläche (23) des Außenteils (16) klein ist; und in dem entweder die Außenfläche (21) des Innenteils (17) oder die Innenfläche (23) des Außenteils (16) mit einer Vielzahl von Vorsprüngen (22) versehen ist, die in Richtung auf die andere Fläche vorstehen und sich im wesentlichen ganz über die Lücke zwischen dem Innenteil (17) und dem Außenteil (16) erstrecken, um das Innenteil im Verhältnis zum Außenteil zu halten; wobei das Innen- und das Außenteil (17, 16) mittels eines Verbindungsmittels (25) miteinander verbunden sind, das in die Lücke zwischen der Innenfläche (23) und der Außenfläche (21) plaziert ist, und wobei das Ausmaß der Vorsprünge (22) in radialer Richtung im Vergleich zum Kurvenradius der Innenfläche (23) des Außenteils (16) klein ist.

2. Lagermaterial gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eins der Außen- und Innenteile aus Metall und das andere Teil aus Fluorharz besteht.

3. Ein Verfahren zur Herstellung eines zylindrischen zusammengesetzten Lagermaterials zur Herstellung einer Vielzahl kurzer Lager, wobei das Material aus einem Innenteil (17), das in einem ringförmigen Außenteil (16) befestigt ist, besteht, welches die folgenden Schritte umfaßt:

das Außenteil (16) und das Innenteil (17) unabhängig voneinander herzustellen;

eine Vielzahl von Vorsprüngen (22) auf zumindest der Innenfläche (23) des Außenteils (16) oder der Außenfläche (21) des Innenteils (17) auszubilden; wobei das Ausmaß der Vorsprünge (22) in radialer Richtung im Vergleich zum Kurvenradius der Innenfläche (23) des Außenteils (16) klein ist und diese so ausgebildet sind, daß beim Einsetzen des Innenteils (17) in das Außenteil (16) die Vorsprünge sich im wesentlichen ganz über die Lücke (δ) zwischen der Innenfläche (23) des Außenteils (16) und der Außenfläche (21) des Innenteils erstrecken;

das Innenteil (17) so in das Außenteil (16) einzusetzen, daß zwischen der Außenfläche (21) des Innenteils (17) und der Innenfläche (23) des Außenteils (16) eine Lücke (δ) entsteht, die im Vergleich zum Kurvenradius der Innenfläche (23) des Außenteils (16) klein ist; und

ein Verbindungsmittel (25) zwischen dem Innenteil (17) und dem Außenteil (16) einzusetzen, um die Innen- und Außenteile zu verbinden.

4. Ein Verfahren zur Herstellung eines zylindrischen zusammengesetzten Lagermaterials zur Herstellung einer Vielzahl kurzer Lager, wobei das Material aus einem Innenteil (17), das in einem ringförmigen Außenteil (16) befestigt ist, besteht, welches die folgenden Schritte umfaßt:

eine Vielzahl von Vorsprüngen (22) auf zumindest der Innenfläche (23) des Außenteils (16) oder der Außenfläche (21) des Innenteils (17) auszubilden, wobei das Ausmaß der Vorsprünge (22) in radialer Richtung im Vergleich zum Kurvenradius der Innenfläche (23) des Außenteils (16) klein ist und diese so ausgebildet sind, daß beim Einsetzen des Innenteils (17) in das Außenteil (16) die Vorsprünge sich im wesentlichen ganz über die Lücke (δ) zwischen der Innenfläche (23) des Außenteils (16) und der Außenfläche (21) des Innenteils (17) erstrecken;

das Verbindungsmittel auf zumindest die Innenfläche des Außenteils oder die Außenfläche des Innenteils als Beschichtung aufzutragen; und danach

das Innenteil zusammen mit dem Verbindungsmittel so in das Außenteil einzusetzen, daß zwischen der Außenfläche (21) des Innenteils (17) und der Innenfläche (23) des Außenteils (16) eine Lücke (δ) entsteht, die im Vergleich zum Kurvenradius der Innenfläche (23) des Außenteils (16) klein ist, und daß die Innen- und Außenteile mittels des zwischen den Teilen befindlichen Verbindungsmittels zu einer zusammenhängenden Struktur verbunden werden.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eins der Außen- und Innenteile aus Metall und das andere Teil aus Fluorharz ist.