DE9300397U1 - bearings - Google Patents
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Description
Beschreibung:Description:
Die Erfindung betrifft Gleitlager, welche unter Verwendung von Plastikwerkstoffen hergestellt sind.The invention relates to plain bearings which are manufactured using plastic materials.
Gleitlager dieser Art bestehen z.B. aus Nylon, Teflon und anderen geeigneten Werkstoffen, denen z.T. Füllstoffe wie Graphit oder Molybdän-Disulfid zugefügt sind, um die Gleiteigenschaften des Lagers zu verbessern.Plain bearings of this type are made of nylon, Teflon and other suitable materials, to which fillers such as graphite or molybdenum disulfide are sometimes added in order to improve the sliding properties of the bearing.
Eine sehr häufige Problematik der Gleitlager aus Plastikwerkstoffen besteht darin, daß sie nur innerhalb eines vergleichsweise geringen Temperaturbereiches einsetzbar sind, da die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Plastikwerkstoffe zumeist wesentlich größer als die der metallischen oder keramischen Werkstoffe sind.A very common problem with plain bearings made of plastic materials is that they can only be used within a relatively small temperature range, since the thermal expansion coefficients of plastic materials are usually much higher than those of metallic or ceramic materials.
Wiewohl Gleitlager im Vergleich zu Wälz- bzw. Kugellagern wesentlich weniger Laufgeräusche erzeugen, ist es ein ständiges Problem, Gleitlager mit möglichst geringem Laufgeräusch bereitzustellen.Although plain bearings generate significantly less running noise than roller or ball bearings, it is a constant problem to provide plain bearings with the lowest possible running noise.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Gleitlager anzugeben, welches sich durch ein gutes Geräuschverhalten auszeichnet und als kostengünstiger Ersatz insbesondere für metallische Sinterlager dienen kann. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein solches Gleitlager für die Verwendung in einem Elektromotor oder in einem Kraftfahrzeug anzugeben.It is the object of the invention to provide a plain bearing which is characterized by good noise behavior and can serve as a cost-effective replacement, in particular for metallic sintered bearings. It is a further object of the invention to provide such a plain bearing for use in an electric motor or in a motor vehicle.
Diese Aufgaben werden durch die Spezifikation des Anspruchs 1 gelöst.These objects are solved by the specification of claim 1.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Zeichnung.Further embodiments of the invention emerge from the subclaims and the drawing.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erstes Gleitlager gemäß der Erfindung.Fig. 1 shows a cross section through a first plain bearing according to the invention.
Eine drehbare Welle 11 befindet sich sowohl innerhalb eines porigen Plastik-Formkörpers 14 als auch im zentralen Bereich eines Lagerrings 13 oder eines Lagerrings 15. Die Welle 11 besteht bevorzugt aus einem metallischem oder keramischen Werkstoff. ( Im Sinne der dem Fachmann geläufigen sog. kinematischen Umkehr kann die Welle auch als festehende Achse ausgebildet sein). Zur Verringerung der Lagerreibung zwischen dem Plastik-Formkörper 14 und der Welle 11 weist dieser bevorzugt an der gemeinsamen Berührungsfläche einen Anteil an Festschmierstoff wie z.B. Graphit auf. Der Festschmierstoff kann aber auch dem Plastikwerkstoff des Formköprers homogen beigemischt sein. Darüberhinaus dient der Formkörper als Speicher für einen im wesentlichen flüssigen Schmierstoff wie Fett oder Öl. Er ist dazu aufgrund seiner porigen Struktur geeignet. Diese Struktur läßt sich vorteilhaft durch einen Sintervorgang von pulverförmigen Plastik-Ausgangsmaterialien in einer geeigneten Form erzeugen. Ein besonders geeigneter Werkstoff ist der Polyethylen-Werkstoff 11GUR" der Fa. Hoechst.A rotatable shaft 11 is located both within a porous plastic molded body 14 and in the central area of a bearing ring 13 or a bearing ring 15. The shaft 11 is preferably made of a metallic or ceramic material. (In the sense of the so-called kinematic reversal familiar to the expert, the shaft can also be designed as a fixed axis). To reduce the bearing friction between the plastic molded body 14 and the shaft 11, the latter preferably has a proportion of solid lubricant such as graphite on the common contact surface. The solid lubricant can also be homogeneously mixed into the plastic material of the molded body. In addition, the molded body serves as a reservoir for an essentially liquid lubricant such as grease or oil. It is suitable for this due to its porous structure. This structure can be advantageously produced by a sintering process of powdered plastic starting materials in a suitable form. A particularly suitable material is the polyethylene material 11 GUR" from Hoechst.
Wiewohl der Formkörper 14 anteilig Funktionen eines Gleitlagers übernimmt, ist seine Hauptfunktion jedoch die Speicherung eines flüssigen Schmierstoffs, welcher an den exakt dimensionierten Lagerstellen 16 und 17 benötigt wird.Although the molded body 14 partially takes on the functions of a plain bearing, its main function is the storage of a liquid lubricant, which is required at the precisely dimensioned bearing points 16 and 17.
Diese weisen nur noch den thermischen Ausdehungskoeffizienten der vorgesehenen Lagerringe 13 oder 17 auf, welche beispielsweise aus Metall oder Keramik bestehen, bevorzugt aus Stahl. Die Lagerringe werden bevorzugt bereits während des Sintervorganges für den Formkörper 14 an diesen angesintert, so daß sich eine mechanisch belastbare Verbindungsfläche zwischen beiden Materialien ergibt.These only have the thermal expansion coefficient of the intended bearing rings 13 or 17, which are made of metal or ceramic, for example, preferably steel. The bearing rings are preferably sintered onto the molded body 14 during the sintering process, so that a mechanically resilient connecting surface is created between the two materials.
Beim Betrieb des Lagers wird die Welle 11 ständig mit flüssigem Schmierstoff (nicht gezeichnet) benetzt, welcher insbesondere an die Schmierspalte ( 16 und 17 ) der Lagerringe 13 und 15 gelangt. Je nach Drehzahl der Welle und je nach Oberflächenspannung des flüssigen Schmierstoffs fließt dieser in radialer Richtung nach außen über den Lagerring 13 oder 15 ab. In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung wird diesem dadurch Rechnung getragen, daß eine vorstehende Kante oder allgemeiner, ein Vorsprung radial abfließenden Schmierstoff aufnimmt und ihn auf diese Weise einem Kreislauf zuführt.When the bearing is in operation, the shaft 11 is constantly wetted with liquid lubricant (not shown), which reaches the lubrication gaps (16 and 17) of the bearing rings 13 and 15 in particular. Depending on the speed of the shaft and the surface tension of the liquid lubricant, this flows outwards in a radial direction via the bearing ring 13 or 15. In a special embodiment of the invention, this is taken into account in that a protruding edge or, more generally, a projection takes up radially flowing lubricant and in this way feeds it into a circuit.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. Es ist ebenfalls ein aus im wesentlichen porösem Plastikwerkstoff hergestellter Formkörper 14 vorhanden, der entweder einen hohlzylindrischen Lagerring 13 umschließt oder in einen durchbohrten, deckeiförmigen Lagerring 21 eingebracht ist, vorzugsweise durch einen Sintervorgang. Durch letzteren Lagerring ergibt sich der Vorteil, daß ein genauer, temperaturstabiler Außendurchmesser über einen mehr oder weniger großen Teil des Lagers vorgegeben wird, andererseits gleichzeitig eine nachfettbare Gleitfläche 23 für einen Sprengring oder eine Sicherungsscheibe 22 vorgegeben wird. Auf diese Weise ist auch Fig. 2 shows a further embodiment of the invention. There is also a molded body 14 made of essentially porous plastic material, which either encloses a hollow cylindrical bearing ring 13 or is inserted into a drilled, egg-shaped bearing ring 21, preferably by a sintering process. The latter bearing ring has the advantage that a precise, temperature-stable outer diameter is specified over a more or less large part of the bearing, while at the same time a re-greasable sliding surface 23 is specified for a snap ring or a locking washer 22. In this way,
für die Schmierung des in axialer Richtung wirkenden Lagers gesorgt.ensures the lubrication of the bearing acting in the axial direction.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeigt Fig. 3.A further embodiment of the invention is shown in Fig. 3.
die ebenfalls den Querschnitt eines Lagers zeigt.which also shows the cross-section of a bearing.
Lagerring 31 wirkt wie eine Kombination aus Lagerringen 13 und 15. Er definiert einen Schmierspalt bzw. Lauffläche 34.Bearing ring 31 acts like a combination of bearing rings 13 and 15. It defines a lubrication gap or running surface 34.
Lagerring 32 kann vergleichsweise kostengünstig durch einen Press- oder Prägevorgang hergestellt werden, sofern er aus Metall hergestellt wird. Durch ihn wird ein Schmierspalt 3 3 definiert.Bearing ring 32 can be manufactured relatively inexpensively by a pressing or stamping process, provided it is made of metal. It defines a lubrication gap 3 3.
Einen weiteren Querschnitt durch ein ähnliches erfindungsgemäßes Lager zeigt Fig. 4.Another cross-section through a similar bearing according to the invention is shown in Fig. 4.
Lagerring 41 definiert einen Schmierspalt 42 für radiale Belastung des Lagers. Gleichzeitig wird ein Schmierspalt für axiale Belastung des Lagers definiert. Die axiale Belastung wird über Welle 11 und Sicherungsscheibe 43 auf den Formkörper 14 übertragen. In der Kerbe 45 wird radial abströmender Schmierstoff aufgefangen und einem Schmierstoffkreislauf zugeführt.Bearing ring 41 defines a lubrication gap 42 for radial loading of the bearing. At the same time, a lubrication gap is defined for axial loading of the bearing. The axial load is transferred to the molded body 14 via shaft 11 and locking washer 43. Radially flowing lubricant is collected in the notch 45 and fed to a lubricant circuit.
Eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Lagers zeigt Fig. 5, welche ebenfalls einen Querschnitt darstellt. Der im wesentlichen poröse Formkörper 14 ist angesintert oder angeklebt and Endstück 51, welches die Welle 11 sowohl axial als auch radial lagert. Die individuelle Ausgestaltung eines Endes 52 des Endstücks 51 ergibt vielfältige Möglichkeiten, die verbindende Oberfläche zwischen Formkörper 14 und Endstück hinreichend großflächig zu gestalten.A further embodiment of a bearing according to the invention is shown in Fig. 5, which also shows a cross section. The essentially porous molded body 14 is sintered or glued to the end piece 51, which supports the shaft 11 both axially and radially. The individual design of an end 52 of the end piece 51 results in a variety of possibilities for designing the connecting surface between the molded body 14 and the end piece to be sufficiently large.
Eine Fettung der Welle Il tritt entlang des Schmierspalts 53 auf. Kapillarkräfte transportieren den Schmierstoff auch Oberflächenbereiche der Welle, die nicht direkt im Kontakt mit dem Schmierspalt 53 stehen.Greasing of the shaft II occurs along the lubrication gap 53. Capillary forces also transport the lubricant to surface areas of the shaft that are not directly in contact with the lubrication gap 53.
Fig. 6 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Lageranordnung. Ein Lagerbolzen 68 ist in eine raumfeste Basis 67 eingelassen. Ihn umschließt ein Formkörper aus porösem Plastikwerkstoff 62. Dieser versorgt Schmierspalte 63, 64, 65 und 66 mit Schmierstoff. Diese Lagerung ist geeignet für Wellen ( alternativ Achsen ) mit vergleichsweise großem Durchmesser.Fig. 6 shows another bearing arrangement according to the invention. A bearing bolt 68 is embedded in a fixed base 67. It is surrounded by a molded body made of porous plastic material 62. This supplies lubrication gaps 63, 64, 65 and 66 with lubricant. This bearing is suitable for shafts (alternatively axles) with a comparatively large diameter.
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Cited By (1)
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1993
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Cited By (2)
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EP1215407A3 (en) * | 2000-12-15 | 2002-11-13 | Minebea Co., Ltd. | Sleeve bearing arrangement |
US6712517B2 (en) | 2000-12-15 | 2004-03-30 | Minebea Co., Ltd. | Sleeve bearing arrangement |
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