DE2143398C2

DE2143398C2 - Verfahren zur Herstellung von Pendelgleitlagern sowie Trennring zur Benutzung in einem solchen Verfahren

Info

Publication number: DE2143398C2
Application number: DE2143398A
Authority: DE
Inventors: Horace B. van Kensington Conn. Dorn; Richard J. Simsbury Conn. Matt; Thomas P. Bristol Conn. Rolland
Original assignee: Textron Inc
Current assignee: Textron Inc
Priority date: 1970-12-01
Filing date: 1971-08-30
Publication date: 1983-01-05
Also published as: CA936208A; US3697346A; DE2143398A1; GB1362391A; GB1362392A; JPS5431133B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Pendelgleitlagern mit jeweils einem Innenring und einem Außenring der im Oberbegriff des Patentanspruches I genannten Gattung sowie auf einen Trennring zur Benutzung in einem solchen Verfahren.

Ein derartiges Verfahren ist bereits bekannt (DE-OS 24 789). Gegenüber anderen bekannten Verfahren (US-PS 29 58 927). bei denen der Innenring jeweils separat hergestellt wird, zeichnet sich das vorbekannte Verfahren dadurch aus. daß mehrere Außenringe in einem gemeinsamen Verfahren vorgefertigt werden können. Zu diesem Zweck wird eine Anzahl von Innenringen auf einen Haltedorn aufgedornt und wird das Gewebe über diese Reihe bzw. Kette von Innenringen gebracht, worauf die Verstärkungsfaden aufgewickelt und die aufgebrachten Elemente mit Kunstharz getränkt und gehärtet werden. Damit solches Kunstharz nicht in die sich zwischen benachbarten Innenringen evtl. befindlichen schmalen Spalten eindringt und dann das Auseinandernehmen der Innenringe nach dem Abnehmen vom Haltedorn erschwert, übernehmen die als dünne Unterlegscheiben zwischen die Innenringe eingefügten Trennringe die Aufgabe einer solchen Abdichtung, die bei dem vorbekannten Verfahren auch durch Verwendung eines halbflüssigen Abdichtungsmittels gelöst werden kann. Nach der Herstellung dieses ausgehärteten »Paketes« werden die einzelnen als Außenringe dienenden Abschni'te radial

ίο außerhalb der Innenringe dadurch von dieser Einheit bzw. diesem »Paket« getrennt, daß jeweils ein Paar rotierender Trennmesser von radial außerhalb dieser Einheit spanabhebend so weit in diese hineingeführt wird, daß das Paar der sich hierdurch bildenden

la Einschnitte bis auf etwa 0,001" an die konvex-kugelige Außenfläche des Innenringes heranreicht. Der Nachteil dieses vorbekannten Verfahrens besteht vor allem darin, daß für eine sehr genaue Steuerung dieses Radialvorschubs des Trennmesserpaares zu sorgen ist.

da einerseits die Außenfläche des Innenringes nicht beschädigt oder auch nur angekratzt werden darf, andererseits jedoch die »ausgeschnittenen« Außenringe ohne große Schwierigkeiten vom verbleibenden Rest der Einheit abtrennbar sein sollen. Da sich die Außenkanten der Trennmesser im Lauf des Verfahrens sehr rasch abnutzen, ist daher durch entsprechend genaues Nachführen der Vorschubsteuerung diese enge Toleranz einzuhalten. Trotzdem ist oft unvermeidbar, daß der ausgeschnittene Außenring vom übrigen Teil

jo abgerissen werden muß und hierbei die im Bereich

dieser Abreißsteiie befindlichen Gewebeieile ausreißen.

was wiederum Nachteile bei der Fertigbearbeitung der

Außenringe mit sich bringt. Darüber hinaus ist ein Verfahren zum gleichzeitigen

Herstellen mehrerer Lagerbüchsen bekannt (US-PS 32 39 257). bei dem aber ebenfalls einzelne und voneinander getrennte Lagerbüchsen auf einzeln und voneinander getrennte zweiteilige Dorne aufgeschoben werden müssen, worauf mit Hilfe einer Düse ein Kunststoff-Stützmaterial auf die einzelnen Lagerbüchsen aufgespritzt wird.

Schließlich ist auch das Zersägen eines Rohres bekannt, das aus einer innenliegenden Gleitschicht und einer darüber angeordneten Stützschicht besteht und von dem die durch Sägen oder anderes Abstechen abgetrennten Teile als Lagerringe verwendet werden (US-PS35O7O22).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dao Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu

so verbessern, daß die Gleitlager ohne Qualitätsbeein trächtigung mit niedrigen Kosten noch besser im Massenfertigungsverfahren herstellbar sind.

Die Erfindung besteht darin, daß das Trennen benachbarter Außenringe jeweils im Bereich der

Trennringe erfolgt, die deshalb auch im Unterschied

zum eingangs genannten Stand der Technik nicht nur als ungesprochen dünne Unterlegscheiben ausgebildet sind.

sondern eine angemessene axiale Dicke aufweisen.

Wie auch anhand der Figurtnbeschreibung noch im

einzelnen erläutert wird, löst die Erfindung die oben genannte Aufgabe. So kann jeweils ein Außenring von der übrigen Einheit unter Verwendung nur eines Trennmessers an Stelle eines Paares von Trennmessern getrennt werden. Darüber hinaus wird aber vor allem

f>5 das Problem der genauen Vorschubsteuerung der Trennorgane überwunden: Ohne die Gefahr einer Beschädigung der Außenflächen der Innenringe müssen keine so engen Toleranzen für die Vorschubsteuerung

wie beim eingangs genannten Stand der Technik eingehalten werden; vielmehr kann Jas Trennorgan mehr oder weniger tief auch in die Trennringe eindringen. Dabei wird der Außenring vollständig von der übrigen Einheit abgetrennt, so daß die oben beschriebenen bekannten Probleme beim Abreißen insbesondere im Bereich der Gewebeschicht vermieden werden.

Es ist daher besonders zweckmäßig, die Trennringe aus wohlfeilem Kunststoff herzustellen, so daß dies£ als »verlorene« Distanzringe dienen und nach ein- oder auch mehrmaligem Gebrauch ohne weiteres weggeworfen % vra«.ri kCnr-en, wenn sie durch eine Anzahl solcher Einschnitte ihre Aufgabe zur Abstützung des Gewebes und zum Abstandhalten benachbarter Innenringe nicht mehr genügend erfüllen können.

Besonders zweckmäßig ist es nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung, wenn solche Trennringe zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzt weruen, deren Außendurchmesser der Stirnflächen etwa dem Außendurchmesser der Stirnflächen der Innenringe und deren maximale Außendurchmesser im wesentlichen dem Maximaldurchmesser der Innenringe entsprechen. Hierdurch findet zwar ein stu'enlostr Übergang zwischen jeweils einem Innenring und einem Trennring statt, es sorgen jedoch die radial über die Stirnflächenaußenkanten hinausgreifenden mittleren Trennringteile dafür, daß sie eine bessere Abstützung beim Aufziehen und/oder Anlegen des Gewebes und der anderen Schichtenteile gewährleisten. Weitere in der Figurenbeschreibung noch erläuterte Vorteile treten hinzu.

Sofern der im Patentanspruch 4 beanspruchte Trennring benutzt wird, kann sogar auf das Aufdornen der Innenringe und Trennringe auf einen Haltedorn verzieh fet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnung erläutert.

F i g. I zeigt einen schematischen Schnitt eines nach der Erfindung hergestellten sphärischen Gleitlagers.

F i g. 2 zeigt die Anordnung von mehreren inneren Lagerringen ζ·τ gleichzeitigen Herstellung mehrerer Gleitlager.

F i g. 3 zeigt die Anordnung nach F i g. 2 in größerem Maßstab, wobei auf die inneren Lagerringe bereits die Gleitschicht aufgebracht ist.

F i g. 4 zeigt eine Anordnung zum Aufbringen der eine Stützschicht bildenden Verstärkung, fäden auf die Gleitschicht

F i g. 5 zeigt im Schnitt eine Einzelheit bei der Hersteilung des äußeren Lagerringes.

Fig.6 zeigt eine Modifikation der Anordnung nach Fig. 2.

F i g. 1 zeig« ein Pendelgleitlager mit einem Innenring 10, einem Außenring 11 und mit einer Gleitschicht 12, die die konkave Gleitfläche des Außenringes U bildet. Die Trennfläche zwischen den Ringen 10, 11 ist eine iphärische Fläche, die für den Innenring 10 eine konvexe Fläche 13 und für den Außenring 11 die konkave Innenfläche der Gleitschicht 12 ist.

Der Innenring 10 besteht z. B. aus rostfreiem Stahl und weist eine mittige Bohrung 14 auf, und die Stirnflächen IS sind planparallele Flächen. Der Außenring 11 hat Stirnflächen 17, 18, jedoch ist die axial gemessene Breite des Außenringes 11 geringer als die des Innenringes 10.

Der Außenring 11 besteht aus der Gleitschicht 12 und einem Ringkörper aus einem Stützmaterial, der bei der dargestellten AusführungMu;,» aus ausgehärtetem Kunststoff mit gewickelten Verstärkungsfaden oder -garnen, beispielsweise aus Glasfasern, besteht Der härtbare Kunststoff kann ei. Epoxyd ~üc; Phenolharz sein, und die Gleitschicht 12 kann aus emem aus reibungsarmen Garnen oder Fäden und aus bindefähigen Garnen oder Fäden gewebten oder geflochtenen Storf hergestellt sein. Durch Tränken und Aushärten werden die reibungsarmen Fasern und die bindefähipsn Haltefasern an der Gleitfläche in geeigneter Stellung gehalten.

Das Verfahren zur Herstellung eines Lagers gemäß Fig. 1 besteht darin, daß eine Anzahl von Ip.neiiringcm

10 vorfabriziert und in Längsrichtung eng nebensinander auf einem Dorn 20 angeordnet wi rd. Wie dargeslcl 11, hat der Dorn 20 einen Schaft 21 und eine Schulter 22. Beim Aufreihen der Innenringe 10 auf dem Dorn 20 wird zunächst ein Ring 23 auf den Dorn aufgesetzt, der due Schulter 22 wirksam verbreitert. D?.nn werden die Innenringe 10 abwechselnd mit verlorenen Trennringein 24 aufgereiht, indem mit einem solchen Trennring 34 anschließend an den Ring 23 begönne" wird, dem folgt ein Innenring 10 dann der nächste ! rennring 24. ein weiterer Innenring 10, usw., bis die gewünschte Anzahl

von Innenringen auf den Dorn 20 aufgebracht ist. Das letzte Element das auf den Dorn 20 aufgesetzt wire, ist ein Trennring 24. und die Anordnung wird durch einen Ring 25 und durch eine Spannmutter 26, die auf das Gewindeende 27' des Domes 20 aufgeschraubt wird,

vervollständigt und in axialer Richtung zusammeng«- spannt gehalten.

Die Trennringe 24 können aus Kunststoff bestehen. Sie sind in bezug auf ihre Mittelebene symmetrisch und von der Mittelebene aus gegen ihre beiden Stirnenden

hin verjüngt.

Die radiale Ausdehnung der stirnseitigen Ringe 23,25 ist mit Ro bezeichnet und ist gleich dem endgültigen Aufbaudurchmesser des Lagermaterials der Außenringe

11 auf dem Dorn 20 oder etwas größer. Der Aufbauradius R₁ des Materials der Außenringe auf denn Dorn 20 ist größer als der endgültige Radius R₂ der fertigen Außenringe 11 (F ig. 1).

Wen auf diese Weise die Innenringe 10 auf denn Dorn 20 aufgereiht sind, wird die gesamte freie

unregelmäßige Mantelfläche dieser Anordnung zwischen den Ringen 23, 25 gegebenenfalls mi; einem Trennmittel überzogen, um ein Ankleben des Harzjs zn verhindern. Nun wird auf diese unregelmäßige Mantelfläche das Material der Gleitschicht 12 aufgebracht

^w (Fig. 3). Diese Gleitschicht 12 kann ein lose gewebter Stoff sein. Er ist genügend nachgiebig, so daß er sich relativ leicht der unregelmäßigen Mantelfläche der Anordnung anpassen läßt Der Stoff wird geschnitten und in Umfangsnchtung mindestens einmal derart urn

den bestückten Dorn 20 herumgewickelt, daß er sich mit schiägliegenden Fäden der Mantelfläche anpaßt. Stall dessen wird vorzugsweise als Gleitschicht 12 ein Geflecht verwendet, bei dem die Steigung der Flechtwindungen für die Schräglage der Zugträger in

bezug auf die Achse sorgt, die die Anpassungsfähigkeil an die Mantelfläche bewirkt. Geeignet ist ein Gemisch aus Tetrafluoräthylen-Fäden und Polyamid-Fäden, die miteinander in solchen Anieilen verzwirnt sind, daß 50% der an der Gleitfläche zutagetretenden Fäden oder

weniger Tetrafluoräthylen-Fäden sind. Dieses Anteilverhältnis ist vorzuziehen, weil Polyamid-Fäden eine höhere Zu?''festigkeit :h Tetrafluoräthylen-Ffidef; vtu auch eine höhere Bindefähickeit haben, die mit einer

genügenden Selbstschmicrfähigkeit I hind in Hand gehl, so daß der Vorteil der Reihungsunmit von Tetrafluorethylen nicht wesentlich beeinträchtigt wird. Außerdem haben Polyamid-Fäden die Eigenschaft, daß sie beim Aushärten des härtbaren Materials schrumpfen. Dieser ■ Schrumpffaktor (z. B. in der Größenordnung von 1%) kann in manchen Lagern ausreichen, die Schrumpffähig keit kann jedoch durch Zusatz einer verhältnismäßig kleinen Anzahl von stärker schrumpffähigen Fäden erhöht werden. Die Schrumpffähigkeit dient dazu, eine ·" Zugspannung in Umfangsrichtung zu erzeugen, durch die die Tetrafluoräthylen-Fäden an die Gleitfläche angedrückt und an dieser gehalten werden.

Bei der Verwendung eines Schlauches aus Geflecht für die Gleitschicht 12 wird ein Abschnitt von ι' geeigneter Länge über den bestückten Dorn 20 geschoben. Danach wird das innere Ende des Schlauches am Ring 23, beispielsweise mittels eines O-Ringes 28, am Übergang zwischen der linken Kegelfläche des linken Trennringes 24 und der benachbarten radialen -'" Fläche des Ringes 21 gehalten. Dann wird der schlauch nach rechts gezogen, wobei er radial zusammengezogen wird und sich dem Umriß der Trennringe 24 und der Innenringe 10 anpaßt. Am rechten Ende wird nun der Schlauch abgeschnitten und beispielsweise mittel:, eines ■'. weiteren O-Ringes 29, unmittelbar neben dem Ring 25 befestigt.

Auf den Schlauch wird eine Schicht aus Epoxyd- oder Phenolharz aufgebracht. Dieser Arbeitsschritt kann durchgeführt werden, indem der Schaft 21 des Domes J'· 20 in ein Drehspannfutter eingespannt wird und der Schlauch gleichmäßig gedreht und befeuchtet wird.

Anstatt dessen kann der Schlauch mit dem Harz vor dem Aufziehen auf die Innenringe getränkt werden.

Wenn auf diese Weise das getränkte Gleitschichtma- J'¹ terial auf den bestückten Dorn 20 aufgezogen ist, ist die Anordnung bereit für den Aufbau des Stützkörpers.

Bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform wird der Stützkörper durch Wickeln mehrerer Litzen aus geeigneten Fäden oder Garnen, z. B. aus Glasfasern. ⁴" entlang von Schraubenlinien aufgebaut. Hierzu genügt eine Stange 30. auf der mehrere Spulen 41, 42, 43, 44 angeordnet sind, von denen je ein Faden über eine Führungsöse 45 abgezogen und unter Bildung einer Schar 46 mit geringen Abständen zwischen den Fäden ⁴> auf die Gleitschicht 12 aufgewickelt wird. Das Wickeln erfolgt gleichmäßig in längsgerichteten, hin- und hergehenden Durchgängen über den gesamten bestückten Dorn 20. Während das Bewickeln fortschreitet, wird der Mantel des im Aufbau begriffenen Körpers "'" kontinuierlich mit dem härtbaren Harz, beispielsweise Epoxyd- oder Phenolharz, in flüssiger Phase befeuchtet. Bei fortschreitendem Bewickeln nimmt der Außendurchmesser zuerst bis zu dem mit 47 bezeichneten Radius zu, bei dem sämtliche Scheitel der Trennringe 24 " und der Innenringe 10 im wesentlichen eingebettet sind, dann bis zum Radius Rj.

Nun wird der bewickelte Dorn in einen Ofen eingesetzt und ausgehärtet.

Nach dem Aushärten wird der äußere Umriß 48 der ^h0 gehärteten Einheit abgedreht und auf den endgültigen Radius R2. koaxial zur Achse 49, fertigbearbeitet, nachdem die Spannmutter 26 und der stirnseitige Ring entfernt worden sind Das Abschneiden in radialer Richtung und das Plandrehen beginnt von rechts und ^p=1 wird für jedes abgeschnittene Lagerelement von Trennriiig 24 zu Trennring 24 nach links fortgesetzt. Anstatt dessen kann das Planbearbeiten zur Fertigstellung der Stirnflächen 17, 18 der Außenringe Il nach dem Abschneiden gelrennt erfolgen. Es kann aber auch die ganze ausgehärtete Einheil von dem Dorn 20 abgenommen werden und das Abschneiden kann durch Sägen und die Fertigbearbeitung in einer Vorrichtung mit eigenem Spannfutter erfolgen.

F i g. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei der die Trennringe 50 einen allgemein zylindrischen Umriß 51 haben und ihre Stirnkanten im wesentlichen unter 45 zur Achse des Domes 20 unter Bildung von Fasen 52, 53 abgeschrägt sind. Die Gleitschicht 12 wird, wie oben beschrieben, aufgebracht und paßt sich dem Umriß der Innenringe 10 und der Trennringe 50 an. Dann werden in der bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 bis 4 beschriebenen Weise die Verstärkungsfäden aufgebracht.

Nach Aushärten der Einheit werden die einzelnen Lager durch radiales Einschneiden erhalten, wie dies durch die bei 54 und 55 eingezeichneten Sägebahnen angedeutet ist, und die Stirnflächen der Außenringe 11 werden durch Schnitte hergestellt, wie dies in F i g. 5 an der Ebene 56 angedeutet ist. Die Ebene 56 ist axial in einer solchen Lage angeordnet, daß sie das Eintreten eines Schneidwerkzeuges in radialer Richtung durch das Material des Stützkörpers und mindestens zum Teil in den Trennring 50 gestattet.

Auf diese Weise wird ein Lager erzeugt, bei dem die Bereiche der Schrägen an den Stirnenden der konkaven Gleitschicht 12 glatt und frei von etwaigen freien Enden des Gewebes sind.

Fig. 6 veranschaulicht eine abgewandelte Ausführungsform, bei der mehrere Pendellager gemeinsam hergestellt werden können, ohne daß ein Dorn erforderlich ist. Zwischen benachbarten Innenringen 10 werden Trennringe 80 in einer Reihe angeordnet. Die Trennringe 80 haben zentrale Bohrungen, die abgeschrägt oder hohlkiigclig a^rrcsenkt sind, so daß sie an benachbarten Abschnitten der konvexen Flächen der Innenringe 10 anliegen und abgestützt sind. Die Trennringe 80 können außen Fasen 81 aufweisen, die zur Bildung von Fasen in den fertigen Außenringen 11 dienen.

Das Verfahren gemäß Fig.6 wird z.B. auf einer Drehbank mit einem Rahmen 82, einem feststehenden Spindelstock 83 mit einem Dreh'>pannfutter 84 an einer Antriebsspindel 85 und mit einem Reitstock 86 mit einer Handeinstelleinrichtung 87 zum Längseinstellen einer drehbaren Zentrierung oder einer Werkstückhalterung 88 durchgeführt. Eine angetriebene Werkstückhalterung 89 ist in dem Spannfutter 84 gehalten. Die Halterung 89 hat eine konvexe Räche 90, die an einem ersten Trennring 80 anliegt, und die Halterung 88 ist ähnlich ausgerüstet für die Anlage an dem letzten Trennring 80 am anderen Ende.

Die Handeinstelleinrichtung 87 wird zunächst genügend weit zurückgezogen, um die gewünschte Anordnung aufzunehmen. Dann wird eine schlauchförmige Gleitschicht 12 gegen die Werkstückhalterung 89 axial angedrückt Das linke Ende des Schlauches kann dann um den linken Rsnd des ersten Trennringes 80 gespannt werden, bevor dieser an die Halterung 89 angesetzt wird, so daß das linke Schlauchende eingeklemmt wird Anschließend werden die Innenringe 10 und die Trennringe 80 abwechselnd angebracht

Wenn dann der letzte Trennring 80 angebracht ist wird die Handeinstelleinrichtung 87 zum Spannen der Anordnung angezogen. Dabei kann das rechte Schiauchende zwischen einem Trennring 80 und der Werkstück-

halterung 88 eingeklemmt werden. Danach wird verfahren, wie oben beschrieben. Da die Außenfläche jedes Innenringes IO kugelig ist. ist eine axiale Ausrichtung der Trennringe 80 nicht kritisch, solange sie nur über den ganzen Umfang durchgehend mit den Innenringen 10 in Berührung stehen. Ein zulässiger Ausrichtungsfehlcr \ ist für einen der InnenringL· 10 angedeutet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Pendelgleitlagern mit jeweils einem metallischen Innenring mit einer konvex-kugeligen Außenfläche und einem Außenring, dessen der Außenfläche des Innenringes angepaßte konkav-kugelige Innenfläche von einer Gleitschicht gebildet ist, die ein kunstharzgetränktes Gewebe mit Fäden bzw. Fasern aus selbstschmierendem, reibungsarmem Kunststoff aufweist, das durch mehrere Lagen von Fäden verstärkt ist, bei dem zuerst mehrere Innenringe unter Zwischenlegung von Trennringen axial zusammengespannt und von dem Gewebe unmittelbar umhüllt werden, dann die Verstärkungsfäden schraubenlinienförmig auf das Gewebe aufgewickelt werden, das Gewebe mit härtbarem Kunstharz getränkt und diese Einheit ausgehärtet wird, worauf einzelne Lager getrennt und fertigbearbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennen benachbarter Außenringe (1 ft /eweils im Bereich dieser Trennringe (24, 50,80)' vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß bei Benutzung von Kunststoff-Trennringen (24, 50, 80) das Trennen der Außenringe (11) durch radiales Einschneiden bzw. Einsägen bis in diese Trennringe vorgenommen wird.

3. Trennnng zur Benutzung in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser seiner Stirnflächen etwa dem Außendurchmesser der Stirnflachen der Innenringe (10) und sein maximaler Außendur .hmess / im wesentlichen dem Maximaldurchme<>ser dir Innenringe entspricht.

4. Trennring zur Benutzung in einem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß seine Stirnflachen Ansenkungen aufweisen, in welche die konvex-kugeligen Stirnbereiche der Innenringe (10) passend einfügbar sind.

5. Verfahren nach Anspruch I oder 2 unter Benutzung eines Trennringes nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Innenringe (10) und Trennringe (50, 80) ohne Aufdornen auf einen Haltedorn zwischen Begrenzungsringen (84, 88) zusammengespannt werden.