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Gleitlager sowie Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Gleitlagern
aus zwei nach der Fertigstellung mit während der Formgebung hergestelltem Lagerspiel
aufeinandergleitenden Gleitkörpern, und außerdem betrifft die Erfindung die Ausbildung
des Lagers selbst. Es ist bereits bekannt," Gleitlager mit zwei aufeinandergleitenden
Gleitkörpern in der Weise herzustellen, daß um die Gleitfläche des einen (formgebenden)
Gleitkörpers bzw. um 'eine entsprechend geformte Matrize der andere Gleitkörper
durch Pressen oder durch Preßguß geformt wird. Bei diesen bekannten Lagern besteht
der formgebende Gleitkörper aus dem Außenring, gegen dessen innere Gleitfläche der
mit der Welle verbundene Innenring geformt wird. Dieser Innenring besteht teils
aus einem inneren ringförmigen Metallteil und teils aus einem äußeren mit der Gleitfläche
des Innenringes versehenen Belag aus preßbarem Kunststoff (Kunstharz), in den von
dem Metallteil radial hervorspringende, -mit. gelungen versehene Flanschen eindringen.
Bei diesen bekannten Lagern wird das erforderliche Spiel zwischen den Gleitkörpern
dadurch hervorgerufen, daß . sich der Kunststoff beim -Erkalten zusammenzieht. Bekanntlich
besitzen Kunstharz und gleichartige Kunststoffe einen bedeutend größeren Ausdehnungskoeffizienten
als Stahl und gleichartige Metalle. Auf Grund der oft ungleichmäßigen Zusammensetzung
und Konsistenz des Kunststoffes wird jedoch die Größe des erforderlichen Spiels
durch das Zusammenziehen des Stoffes sehr problematisch. Außerdem ist es nicht möglich,
eine vollkommen glatte Gleitfläche zu erhalten durch eine nur durch das Zusammenziehen
bedingte Verformung. Derartige Lager können deshalb nicht mit der Genauigkeit hergestellt
werden, die erforderlich ist, um eine tragende Ölschicht zu erhalten. Ein weiterer
Nachteil des bekannten Lagers ist ferner, daß $ich die Herstellungskosten sehr hoch
stellen. -Es sind ferner Gleitlager bekanntgeworden, bei denen die Lagerschale aus
Lagermetall besteht und durch Eingießen zwischen einem Lagerbock und einem verschiebbar
und drehbar gelagerten Dorn hergestellt ist. Die Bewegung des erwärmten Dornes bezweckt
während des Eingießens der Legierung, das Lagermetall auf alle Stellen der Lagerschale
gleichmäßig zu verteilen. Das für das fertige Lager erwünschte Spiel wird jedoch
bei der erwähnten Ausgestaltung der Lagerschale nicht erzielt.
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Die vörliegende Erfindung bezieht sich in erster Linie auf ein Verfahren
zum Herstell len eines mit größter Genauigkeit ausgeführten Lagers der eingangs
erwähnten Art, bei
dem jedoch die genannten Nachteile vermieden
werden. Dieses wird erfindungsgemäß in erster Linie dadurch erreicht, daßwährend
der Formgebung dem einen oder beiden Gleitkörpern bzw. einer an sich bekannten,
entsprechende Abmessungen aufweisenden Matrize 41es einen oder anderen Gleitkörpers
eine den Werkstoff des zu formenden Körpers (geformten Gleitkörpers) verdichtende
Bewegung erteilt wird. Bei einem in dieser Weise .hergestellten Lager wird eine
völlig glatte Lagerfläche an dem geformten Gleitkörper erhalten, da der Werkstoff
während des Formungsprozesses von dem formgebenden Körper nicht nur verdichtet,
sondern auch geglättet wird. Die dem einen oder beiden Gleitkörpern während des
Formungsprozesses beigebrachte Bewegung känn zweckmäßig eine umlaufende sein. Hierbei
kann der bewegte Körper exzentrisch oder planetenförmig um die Lagerachse bewegt
werden. Gegebenenfalls kann der bewegte Körper in Richtung der Lagerachse oder radial
zu dieser bewegt werden. Zur Erzielung eines Mitchelleffekts bei dem fertigen Lager
kann bei der Herstellung des zu formenden Gleitkörpers ein beispielsweise durch
teilweise verstärkte Polierung o. dgl. urrund gestalteter, formgebender Gleitkörper
. verwendet werden.
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Bei einem gemäß dem oben erwähnten Verfahren hergestellten Lager kann
der formgebende Gleitkörper mit einer oder mehreren Erhöhungen, wie Kämmen, Flanschen
o. dgl., versehen sein, die während der Formgebung entsprechende Vertiefungen in
dem geformten Körper derart hervorrufen, daß die beiden Gleitkörper nach der Vollendung
des Formungsprozesses eine untrennbare Einheit bilden.
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Eine zur Durchführung des obigen Verfahrens benutzbare Vorrichtung
enthält zweckmäßig eine den Werkstoff für den zu formenden Gleitkörper und den formgebenden
Körper aufnehmende Fofm und einen an diese anzuschließenden beweglichen Teil, der
während des Formungsprozesses bewegt wird. Die erwähnte Form kann eventuell-eine
Mehrzahl Einzelformen enthalten, die durch eine gemeinsame Antriebsordnung, beispielsweise
einen Motor o. dgl., bewegt wurden.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele von Lagern gemäß
der Erfindung und auch ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zum Durchführen des
Verfahrens gemäß der Erfindung mehr oder weniger schematisch dargestellt.
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Es zeigen Fig. i ein zylindrisches Lager gemäß der Erfindung im Schnitt,
Fig. 2 eine Schnittansicht eines sphärischen Lagers gemäß der' Erfindung, Fig. 3
eine Endansicht einer etwas abgeänderten Ausführungsform, Fig. 4 bis 8 Schnittansichten
sechs weiterer Ausführungsbeispiele, Fig. 9 eine schematisch dargestellte Schnittansicht
einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung und Fig. io
eine Ansicht im Schnitt nach der Linie XI-XI der Fig. 9.
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In den verschiedenen Figuren bezeichnet io eine Welle, an der der
Innenring des Lagers fest angebracht ist, beispielsweise durch Preßpassung o. dgl.
In der Fig. i ist dieser Innenring zylindrisch ausgeführt und mit i i bezeichnet.
Die Gleitfläche des Innenringes ist mit 12 bezeichnet, der den Innenring umgebende
Außenring mit 13 und die Gleitfläche des letzteren mit 14. In diesem Ausführungsbeispiel
ist der Innenring i i aus Stahl oder gleichartigem Werkstoff hergestellt, und der
diesen umgebende Außenring 13 besteht aus einem durch Preßguß o. dgl. geformten
Werkstoff, beispielsweise Kunstharz.
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Das in der Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich
von dem vorbeschriebenen in erster Linie dadurch, üaß die Gleitflächen 12 bzw. 14
der Gleitkörper i i und 13 sphärisch sind. In dem Außenring 13 sind Tascllln oder
Hohlräume 15 vorgesehen, die zur Aufnahme des für das Lager erforderlichen Schmiermittels,
beispielsweise _ Öl, dienen. Der innere Teil des Außenringes 13 ist mit Kanälen
16 versehen, die die Räume 15- mit den Gleitflächen verbinden. Wie aus der Figur
hervorgeht, münden diese Kanäle an der Gleitfläche in verschiedenen radialen Abständen
von der Achse der Welle io, d. h. an Punkten der Gleitfläche 14, die in bezug zueinander
mit verschiedenen Geschwindigkeiten umlaufen. Hierdurch wird Öl zwischen den Gleitflächen
und durch die Kanäle 16 und die Räume 15 zum Umlauf gebracht, wie in der Figur durch
Pfeile angedeutet ist. Die Räume 15 sind zweckmäßig mittels kreisringförmiger Scheiben
17 aus Metall o. dgl, luftdicht abgeschlossen. -Der in der Fig. 3 gezeigte Innenring
i I ist beispielsweise durch teilweise verstärktes Polieren, durch Prägung o. dgl.
an seiner Gleit- ; fläche mit Abschrägungen 18 o. dgl. versehen, wodurch dem Ring
eine urrunde, zwecks Erzielung von Mitchelleffekt geeignete Form gegeben worden
ist.
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Bei den Ausführungsbeispielen 'nach den Fig. 4 bis 8 ist der formgebende
Gleitkörper in Übereinstimmung mit dem Beispiel nach der Fig. 2 derart ausgebildet,
daß die leiden Körper des fertigen Lagers in axialer Richtung in bezug aufeinander
fixiert sind. Dies i wird in den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 2 und 8 dadurch
erreicht, daß die Lagerkörper
mit sphärischen « Gleitflächen ausgeführt
sind. In den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. q., 5 und? ist der formgellende
Körper, d. h. in diesem Fall der Innenring, mit ringförmigen Vorsprüngen versehen,
die beim Formen des anderen Gleitkörpers in diesem entsprechende Vertiefungen bilden.
Im Ausführungsbeispiel 'nach der Fig. q. ist der formgebende Innenring i i mit vier
radial abstehenden Ringflanschen 2o versehen, die während des Formungsprozesses
des Außenringes 13 bewirken, daß die Gleitfläche des letzteren eine entsprechende
Form erhält, d. h. es werden ringförmige Vertiefungen gebildet, wobei die zwischenliegenden
Teile 21 zwischen die Flanschen 2o eindringen. Im Ausführungsbeispiel nach der Fig.
5 ist der Innenring mit einem breiten radial abstehenden ringförmigen Kamm 22 ausgeführt,
der während" des Formens des Außenringes 13 in diesem eine entsprechende Vertiefung
bildet. Die Ausführungsform gemäß der Fig. 7 stimmt im großen und ganzen mit derjenigen
nadh der Fig. 5 überein mit der Ausnahme, daß der Kamm 22 des formgebenden Gleitkörpers
ii verhältnismäßig schmal ausgeführt ist. Der geformte Körper 13 ist hier mit einem.
als Armierung dienenden, im Querschnitt U-förmig gestalteten Metallring zu versehen.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 5a ist eine Umkehrung des in
der Fig. 5 gezeigten, da der formgebende Gleitkörper aus dem mit 24 bezeichneten
Außenring besteht. Der Innenring, der an der Welle anzubringen ist, ist hier mit
25 bezeichnet und besteht aus irgendeinem zweckmäßigen formbaren Preßstoff. In der
Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispielgezeigt, wo der formgebende Gleitkörper die Form
eines Doppelkonus hat, dessen Spitzen gegen die Lagerseiten gerichtet sind.
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In der Fig. q. ist durch gestrichelte Linien gezeigt; wie das hier
dargestellte, besonders zum Aufnehmen von Axialdrücken geeignete Lager an der einen
Ringseite mit einem zweckmäßig sphärischen Teil 37 ausgebildet werden kann,
um bei #Axialbelastung eine Selbsteinstellung zu ermöglichen, wobei der genannte
sphärische Teil zweckmäßig gegen einen beispielsweise kegelförmigen Sitz 38 anliegt.
Das in der Fig. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel ist in gleicher Weise mit einer
ähnlichen Stützfläche 39 versehen, um die Selbsteinstellung bei der Radialbelastung
zu ermöglichen.
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Diese Formgebungen 37, 39 werden in einfachster Weise gleichzeitig
bei der Durch-' führung des Verfahrens gemäß der Erfindung hergestellt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 ist der formgebende Teil
i i mit einer sphäri-, sehen Gleitfläche ver§ehen, weshalb der Innenring gemäß dieser
Ausführungsform gegenüber dem Außenring 13 nach allen Richtungen gelenkig ist. Um
den Umfang des Außenringes ist ein im Querschnitt U-förmig gestalteter Ring 26 aus
Metall oder anderem zweckmäßigem Werkstoff derart angebracht, daß außerhalb des
Außenringes Hohlräume gebildet werden, die ein geeignetes Schmiermittel aufnehmen
können.
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Bei der Einrichtung gemäß Fig. i können die Gleitkörper mit Bezug
zueinander verschoben werden, was, wie aus dem Obigen hervorgeht, bei den Ausführungsformen
gemäß den Fig. 2 und ¢ bis 8 nicht möglich ist. Unter der Voraussetzung, daß der
geformte Gleitkörper gemäß den letzterwähnten Ausführungsbeispielen bzw. der formgebende
Körper gemäß der Fig. 5a ungeteilt ist, werden die beiden Gleitkörper nach der Durchführung
des Formungsprozesses eine unteilbare Einheit bilden. Gegebenenfalls können _ bei
den Ausführungsformen gemäß der Erfindung, bei- denen der formgebende Gleitkörper
von dem geformten umschlossen ist, vor oder bei der Anbringung des den geformten
Gleitkörper bildenden Werkstoffes in den Werkstoff Schichten aus spaltendem Stoff,
beispielsweise Papier o. dgl., eingelegt werden, die nach der Vollendung des Formungsprozesses
ein. leichtes Teilen des geformten Gleitkörpers ermöglichen.
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Gegebenenfalls können die Gleitkörper oder jedenfalls der eine derselben
aus einem inkompakten, Schmiermittel absorbierenden Werkstoff bestehen. Innerhalb
des aus einem derartigen Werkstoff bestehenden Körpers kann dann bei zweckmäßiger
Formgebung der Gleitflächen ein Umlauf von Schmiermitteln stattfinden, wie es beispielsweise
durch die Pfeile in der Fig. 6 angedeutet ist. Auch hier dringt das Schmiermittel
an den mit verschiedenen Geschwindigkeiten umlaufenden Punkten der Gleitflächen
ein bzw. aus. Die Gleitkörper können gegebenenfalls aus einem Werkstoff gefertigt
sein, der kein besonderes Schmiermittel benötigt bzw. der für Luftschmierung geeignet
ist.
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In den Fig. 9 und io ist eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens
gemäß der Erfindung dargestellt. Hier bezeichnet 28 eine Form, deren Boden 29 aus
dem Ende einer Welle besteht, die in einem Kugellager 3o der Form rotierbar gelagert
ist. Der Preßkolben oder Stempel der Formvorrichtung ist mit 32 bezeichnet und kann
wie auch die Form 28 in an sich bekannter Weise erwärmt werden, beispielsweise durch
eine elektrische Heizspirale. An dem oberen Ende der Welle 31, d. h. in dem Boden
der Form, ist in einer exzentrisch angeordneten Öffnung 33 ein z@@ eckmäßig kurbelförmiger
Teil 3q. gelagert.
Der in die Form eindringende Kurbelarm (Zapfen)
des Teils 34. ist mit 36 bezeichnet. Seine Exzentrizität, die in der Zeichnung stark
übertrieben dargestellt und mit E bezeichnet ist, kann in bekannter Weise .geändert
werden durch Drehen des Armes 34 in der Öffnung 33. Der Arm 34. kann in der gewünschten
Lage durch eine Feststellschraube 35 verriegelt werden. Der Axialdruck der umlaufenden
Welle 3 i wird von dem Kugellager 3o aufgenommen.
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Beim Durchführen des Verfahrens gemäß . der Erfindung wird der Innenring
i i auf dem Zapfen 36 angebracht, und danach wird der Preßstoff beispielsweise in
Form von Pulver oder in Form eines gegebenenfalls ringförmigen Briketts um den Ring
i i angeordnet. In der gleichen Zeit, in der der Kolben 32 in der Form 28 nach unten
gegen den Preßstoff gepreßt wird, wird der Boden 29 in Umdrehung versetzt. Dabei
führt der Innenring i i infolge der Exzentrizität des Zapfens 36 im Preßstoff eine
exzentrische Bewegung aus mit dem Ergebnis, -daß zwischen der Gleitfläche, die in
dem zu formenden Außenring 13 gebildet wird, und dem Innenring i i ein von der genannten
Exzentrizität bestimmtes Spiel gebildet wird. Für den Fall, daß der formgebende
Teil, wie bei dem in der Fig.9 gezeigten Beispiel, aus einem mit sphärischer Gleitfläche
versehenen Innenring besteht, bildet das fertige Lager nach dem Entfernen aus der
Form eine nicht zerlegbare Einheit unter der Voraussetzung, daß keine besonderen
Maßnahmen getroffen sind, um einen teilbaren Außenring zu erhalten.
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Naturgemäß kann die Formvorrichtung auch derart ausgeführt sein, daß
der formgebende Teil aus dem Außenring besteht. Außerdem kann die Form auch mehrere
Einzelformen enthalten, die zweckmäßig von einer gemeinsamen Antriebsvorrichtung
aus, beispielsweise durch einen Motor o. dgl., bewegt werden. Gegebenenfalls kann
die Bewegung, die dem einen oder dem anderen der Gleitkörper erteilt wird, aus einer
Axial- und/ oder Radialbewegung bestehen.
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Die Erfindung ist naturgemäß nicht auf die in der Zeichnung dargestellten
und oben beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern es sind innerhalb
des Rahmens der Patentansprüche verschiedene Ausführungsbeispiele denkbar.