WO1989010491A1 - Plain bearing - Google Patents

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WO1989010491A1
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Gerhard Straub
Alfred BÖHME
Engelbert Zysk
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Elektroteile Gmbh
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    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10—Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/106—Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D17/00—Forming single grooves in sheet metal or tubular or hollow articles
    • B21D17/04—Forming single grooves in sheet metal or tubular or hollow articles by rolling
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    • F16C33/14—Special methods of manufacture; Running-in

Definitions

  • the invention relates to a low-friction plain bearing and a method and an apparatus for manufacturing the bearing. 5
  • the invention is concerned with a bearing arrangement with which shafts or anchors of magnets or solenoid valves can be guided.
  • Plain bearings have the advantage over roller bearings that the roller bodies can be omitted.
  • the usual plain bearings for rotating parts had matched outer and inner
  • the object of the invention is to create a slide bearing arrangement which, with an inexpensive and robust construction, ensures a long service life with low-friction, maintenance-free operation.
  • the invention can advantageously be used wherever the movable part moves in a liquid and there is no need for volume or pressure compensation, but the invention is also suitable for other applications.
  • the invention also relates to a method for producing such a plain bearing, the object being achieved by the features specified in the characterizing part of claim 9.
  • the invention further relates to a device for carrying out the method. Expedient refinements of this device result from claims 10 to 15.
  • FIG. 1 shows a radial section of a slide bearing designed according to the invention with two coaxially arranged parts
  • Fig. 2 is a radial view of the plain bearing shown in Fig. 1;
  • Fig. 3 is a cross-sectional view of the tool for deforming the
  • a slide bearing is shown between concentrically arranged parts which are movable relative to one another in the circumferential direction and / or in the axial direction.
  • the slide bearing arrangement is formed between a circular cylindrical magnet armature (10) and a guide tube (12) concentrically surrounding it. Both parts are arranged concentrically to an axis (14) and are movable relative to one another in the circumferential direction and / or in the axial direction.
  • the inner diameter of the guide tube (12) is larger than the outer diameter of the magnet armature, so that a radial space (16) remains between the two parts.
  • Elevations (18) protrude radially inward from the guide tube (12), bridging the intermediate space (16) and being in sliding contact with the cylindrical outer surface (20) of the magnet armature (10).
  • These elevations (18) which correspond in number and arrangement to the respective application, are preferably produced by means of a tool arrangement according to FIGS. 3 and 4 by stamping.
  • the surveys (18) are carried out in such a way that in normal use no further
  • elevations which protrude radially outwards which can also be formed from a tubular body, while a corresponding bead can be welded on in the case of a core made of solid material. It is also conceivable to provide elevations on the two interacting sliding surfaces, the arrangement of which must be such that no mutual interference occurs in the required relative movement. It is furthermore possible to guide the elevations in circumferential grooves, in axial grooves or in grooves of the opposite that run obliquely to the axis if a precisely predetermined relative movement is required.
  • the pronounced elevations (18) can be spherical. However, they can also be polygonal with a spherical sliding surface. As shown in FIG.
  • the pronounced elevations can be elongated and extend in the circumferential direction (18a), in the axial direction (18b) or at an angle to the axis (18c). It may also be expedient to form the depressions (18d) in a ring shape in such a way that lubricant bowls (24) are formed in the interior, which can be provided with a grease filling.
  • a bushing (26) is slid over the guide tube (12) to be provided with the elevations on the inside, or another bearing sleeve, which according to the embodiment shown is designed as a hexagonal tube and is provided with holes (28) at those locations on which the stampings are to be produced in the tube (12).
  • a solid cylindrical body (30) is inserted into the guide tube (12) and is provided with flats (32) parallel to the lateral surfaces of the hexagonal bushing (26). the depth of which is selected according to the depth of the elevations (18) to be produced.
  • Pressure pieces (34) are inserted into the holes (28), for example in the form of balls, which can be acted upon by radially arranged punches (36), as a result of which the stampings (18) are impressed into the guide tube (12). If elongate elevations are to be produced instead of the spherical elevations, this can be done in that after the concentric compression of the punches (24) there is a relative movement between the parts (26, 34 and 12) in the direction of the arrows (38) .
  • the invention has been described above in connection with a bearing arrangement between the armature of an electromagnet and a guide sleeve. However, the invention is also applicable to other applications where there is a linear displacement between two parts or a rotation between two or more parts, or where both movements are superimposed.

Description

Gleitlager:
Die Erfindung befaßt sich mit einem reibungsarmen Gleitlager und einem Verfahren sowie einer Vorrichtung zur Herstellung des Lagers. 5 Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einer Lageranordnung, mit der Wellen oder Anker von Magneten bzw. Magnetventilen geführt werden können. Gleitlager besitzen gegenüber Wälzlagern den Vorteil, daß die Wälzkörper entfallen können. Die bisher üblichen Gleitlager für rotierende Teile wiesen einander angepaßte äußere und innere
10 zylindrische Lagerflächen auf, zwischen denen ein Spalt belassen wurde, der durch ein Strömungsmittel, z.B. Öl oder auch Luft, aus¬ gefüllt wurde. Es ist auch bekannt, zwischen dem festen und dem beweglichen Teil eine Lagerfolie anzuordnen, die eine reibungs¬ arme Bewegung ermöglicht, jedoch die Neigung hat, sich zu verschieben
•-■ und zu überlappen, wodurch die Bewegung schwergängig wird. Bei größeren Folientoleranzen ist außerdem ein größerer Luftspalt er¬ forderlich. Das Einlegen der Folie erfordert außerdem einen sehr hohen manuellen Aufwand.
0 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleitlageranordnung zu schaffen, die bei billigem und robustem Aufbau eine lange Lebens¬ dauer bei reibungsarmem, wartungsfreiem Betrieb gewährleistet.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch ein Gleitlager gemäß dem 5 Kennzeichnungsteil der Ansprüche 1 und 2.
Es hat sich gezeigt, daß die Anwendung des erfindungsgemäßen Gleit¬ lagers insbesondere bei Magneten bzw. Magnetventilen zweckmäßig ist. Bedingt durch den möglichst klein zu haltenden Luftspalt zwischen 0 Anker und Führungsrohr müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, welche einen raschen Volumenausgleich im Ankerraum ermöglichen. Dies geschieht beispielsweise durch Längsschlitze oder Bohrungen im Anker. Dies birgt die Gefahr von Verschmutzungen und Ablagerungen in dem geringen Ümfangsluftspalt in sich, was durch die erfindungsgemäße Ausbildung vermieden wird. Dadurch können auch die bei bekannten Hydrauliksystemen aufwendigen Spülungen und der Einsatz von Fein¬ filtern vermieden werden.
Die Erfindung ist mit Vorteil überall dort anwendbar, wo sich das bewegliche Teil in einer Flüssigkeit bewegt und dabei die Noptwendig- keit eines Volumens- bzw. Druckausgleiches besteht, die Erfindung ist aber auch für andere Anwendungszwecke geeignet.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gleitlagers, wobei die gestellte Aufgabe gelöst wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 9 angegebenen Merkmale.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführu des Verfahrens. Zweckmäßige Ausgestaltungen dieser Vorrichtung ergebe sich aus den Ansprüchen 10 bis 15.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Gleit¬ lagers und der zur Herstellung benutzten Vorrichtung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Radialschnitt eines erfindungsgemäß ausgebildeten Gleit¬ lagers mit zwei koaxial angeordneten Teilen;
Fig. 2 eine Radialansicht des in Fig. 1 dargestellten Gleitlagers;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Werkzeugs zur Deformation des
Führungsrohres eines Elektromagneten, das den äußeren Teil des Gleit¬ lagers bildet; Fig. 4 eine Radialansicht der Werkzeuganordnung nach Fig. 3.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist ein Gleitlager zwischen konzentrisch angeordneten Teilen dargestellt, die relativ zueinander in Umfangsrichtung und/oder in Axialrichtung beweglich sind. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Gleit¬ lageranordnung zwischen einem kreiszylindrischen Magnetanker (10) und einem diesen konzentrisch umgebenden Führungsrohr (12) aus¬ gebildet. Beide Teile sind konzentrisch zu einer Achse (14) ange- ordnet und relativ zueinander in Umfangsrichtung und/oder in Axial¬ richtung beweglich. Der Innendurchmesser des Führungsrohres (12) ist größer als der Außendurchmesser des Magnetankers, so daß ein radialer Zwischenraum (16) zwischen den beiden Teilen verbleibt. Vom Führungsrohr (12) stehen radial nach innen Erhebungen (18) ein, die den Zwischenraum (16) überbrücken und in Gleitberührung mit der zylindrischen Außenfläche (20) des Magnetankers (10) stehen. Diese Erhebungen (18), die in Zahl und Anordnung der jeweiligen Anwendung entsprechen, sind vorzugsweise mittels einer Werkzeuganordnung nach Fig. 3 und 4 durch Einprägen hergestellt. Die Erhebungen (18) sind derart ausgeführt, daß im normalen Anwendungsfall keine weitere
Bearbeitung erforderlich ist, jedoch können diese Erhebungen dann, wenn eine höhere Lagergenauigkeit gefordert wird, auch nachträglich spanabhebend bearbeitet werden. Die Erhebungen (18) sind an ihrer Gleitfläche durch den Deformationsvorgang verdichtet und damit gehärtet. Erforderlichenfalls kann zusätzlich ein weiterer Härte¬ vorgang erfolgen. Durch den Prägevorgang mittels der noch zu be¬ schreibenden Werkzeuganordnung nach Fig. 3 und 4 entstehen auf der Außenseite des Führungsrohres Vertiefungen (22), die erforderlichen¬ falls überdreht werden können. Dies ist insbesondere dann notwendig, wenn der Außenmantel des Führungsrohres von einem weiteren Hülsen¬ körper umgeben ist, der entsprechende Lagererhebungen (18) besitzt. Die im Ausführungsbeispiel dargestellte Anordnung mit nach innen vorstehenden Erhebungen (18) ist aus herstellungstechnischen Gründen zweckmäßig. Es ist jedoch auch möglich, radial nach außen vorstehende Erhebungen vorzusehen, die aus einem rohrförmigen Körper ebenfalls ausgeprägt werden können, während bei einem aus massivem Material bestehenden Kern ein Aufschweißen entsprechender Lagerperlen möglich ist. Es ist auch denkbar, auf beiden zusammenwirkenden Gleitflächen Erhebungen vorzusehen, deren Anordnung so getroffen werden muß, daß bei der erforderlichen Relativbewegung keine gegenseitige Störung eintritt. Es ist ferner möglich, die Erhebungen in Umfangsnuten, in Axialnuten oder in schräg zur Achse verlaufende Nuten des Gegenteils zu führen, wenn eine präzise vorbestimmte Relativbewegung gefordert wird. Die ausgeprägten Erhebungen (18) können sphärisch ausgebildet sein. Sie können jedoch auch polygonal mit balliger Gleitfläche ge- staltet sein. Wie in Fig. 2 bei (18a bzw. 18b bzw. 18c) dargestellt, können die ausgeprägten Erhebungen länglich sein und in Umfangs¬ richtung (18a), in Axialrichtung (18b) oder schräg zur Achse (18c) verlaufen. Es kann ferner zweckmäßig sein, die Vertiefungen (18d) ringförmig derart auszubilden, daß im Inneren Schmiermittelnäpfe (24) gebildet sind, die mit einer Fettfüllung versehen sein können.
Ein bevorzugtes Herstellungsverfahren und eine dazu geeignete Vorrichtung werden nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3 be¬ schrieben. Über das mit den Erhebungen auf der Innenseite zu ver- sehende Führungsrohr (12) oder eine andere Lagerhülse wird eine Buchse (26) geschoben, die gemäß dem dargestellten Ausführungs¬ beispiel als Sechskantrohr ausgeführt ist und mit Löchern (28) an jenen Stellen versehen ist, an denen im Rohr (12) die Ausprägungen hergestellt werden sollen. In das Führungsrohr (12) wird ein massiver zylindrischer Körper (30) eingeschoben, der parallel zu den Mantel¬ flächen der Sechskantbuchse (26) mit Abflachungen (32) versehen ist, deren Tiefe entsprechend der Tiefe der herzustellenden Erhebungen (18) gewählt ist. In die Löcher (28) sind Druckstücke (34) beispiels¬ weise in gestalt von Kugeln eingesetzt, die von radial angeordneten Stempeln (36) beaufschlagbar sind, wodurch die Ausprägungen (18) in das Führungsrohr (12) eingeprägt werden. Falls anstelle der sphärisch Erhebungen längliche Erhebungen hergestellt werden sollen, so kann dies dadurch geschehen, daß nach erfolgtem konzentrischen Zusammen¬ pressen der Stempel (24) eine Relativbewegung zwischen den Teilen (26, 34 bzw. 12) in Richtung der Pfeile (38) erfolgt.
Die Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit einer Lageranordnung zwischen dem Anker eines Elektromagneten und einer Führungshülse be¬ schrieben. Die Erfindung ist jedoch auch für andere Anwendungszwecke anwendbar, wo eine lineare Verschiebung zwischen zwei Teilen oder eine Drehung zwischen zwei oder mehreren Teilen stattfindet, oder wo beide Bewegungen überlagert sind.

Claims

Patentansprüche :
1. Gleitlager zur reibungsarmen Führung relativ zueinander beweglicher Teile, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens das eine der Teile (10,12) mit Erhebungen (18) versehen ist, die auf einer glatten Lauffläche des anderen Teiles gleitbar sind.
2. Gleitlager nach Anspruch 1, zur linearen und/oder drehbar Lagerung konzentrisch zueinander angeordneter Teile, insbeso dere zur Lagerung des Ankers von Elektromagneten oder Magnet ventilen in einem feststehenden Führungsrohr, dadurch gekennzeichnet, daß das radial äußere Teil bzw. das radial innere Teil mit radial nach innen bezw. radial nach außen vorstehenden Erhebungen (18) versehen ist, die auf dem Gegenstück gleitbar sind.
3. Gleitlager, nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen als Ausprägungen ausgebildet sind.
4. Gleitlager nach, den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausprägungen ballig ausgefüh sind.
5. Gleitlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausprägungen mehreckig ausgebildet sind.
6. Gleitlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausprägungen (18a-18c) länglich ausgebildet sind und unter gleichen oder unterschiedlichen Richtung zur Achse (14) verlaufen.
7. Gleitlager, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Laufflächen der Ausprägungen Schmiermittelnäpfe (24) ausgebildet sind.
8. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufflächen der Ausprägungen durch Deformation gehärtet sind.
9. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Teile konzentrisch ineinander gelagert sind.
10. Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers nach den Ansprüchen 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch radial beaufschlagte Druckkörper (34) der rohrförmige Lagerteil (12) gleichzeitig punktuell mit inneren Ausprägungen (18) versehen wird.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine polygonale Buchse (26) den zu deformierenden Lagerkörper (12) umgibt, die mit Durchgangslöchern (28) für die Druckkörper, beispielsweise in Gestalt von Kugeln (34) ausgebildet sind, daß im Inneren des zylindrischen Körpers (12) ein massives zylindrisches Gegenlager (30) vorgesehen ist, welches eine der Seiten des Vielecks der Buchse entsprechende Zahl von Abflachungen (32) besitzt, deren Tiefe der Tiefe der herzu¬ stellenden Ausprägungen entspricht und daß jedem Druckkörper (34) ein radial wirkender Druckstempel (36) zugeordnet ist, von denen wenigstens die diametral gegenüberliegenden Stempel gleichzeitig betätigt werden.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (26) gleichzeitig oder nach der Druckausübung der Druckstempel (36) relativ zu dem zylindrischen Lagerkörper (12) verdreht und/oder axial verschoben wird.
13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstücke (34) kugelförmig ausge¬ bildet sind.
14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstücke n-eckig ausgebildet sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstücke lose in den Löchern (28) liegen oder fest an den Stempeln befestigt sind.
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