DE4445664A1 - Aus Glasfasern enthaltendem Polyphenylensulfidharz gebildetes zylindrisches dynamisches Drucklager - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein zylindrisches dynamisches Drucklager mit Nuten zum Erzeugen dynamischen Drucks auf eine innere periphere Oberfläche davon und insbesondere auf ein dynamisches Drucklager, das nach dem Spritzgußverfahren gebildet wird.

Konventionell ist ein dynamisches Drucklager des oben erwähnten Typs ein dynamisches Drucklager, das aus einem Kunststoffmaterial besteht und nach dem Einlage-Spritzgußverfahren gebildet wird, wobei eine Welle als Vollformeinlage verwendet wird.

Um ein Kunst stoffmaterial nach dem Einlage-Spritzgußverfahren genau zu pressen, ist es wichtig, daß das Kunststoffmaterial ein gutes Fließvermögen und geringe Schrumpfcharakteristiken aufweist. Das gute Fließvermögen von Kunststoffen ist bei der Bildung flacher, dynamischen Druck erzeugender Nuten mit einer Tiefe von mehreren Mikrometern mit Formgenauigkeit in einem zylindrischen dynamischen Drucklager ein wichtiger Faktor, während die geringen Schrumpf­ charakteristiken ein wichtiger Faktor zum Erreichen einer guten Zylindrizität des Innendurchmessers des zylindrischen dynamischen Drucklagers sind.

Unglücklicherweise war es schwierig, eine Formgenauigkeit zu erreichen, die für das dynamische Drucklager erforderlich ist, wie auch immer die Spritzgußbedingungen gewählt wurden.

Bei einem dynamischen Drucklager, das aus einem Kunststoffmaterial wie Polyamid oder Polyacetal mit gutem Fließvermögen, aber großen Schrumpfeigenschaften gebildet ist, tritt auf der peripheren Innenfläche des Lagers eine erhebliche Verkrümmung auf. Dadurch besitzt das Lager keine gute Zylindrizität. Fig. 1 zeigt die Verkrümmung W der peripheren Innenfläche.

Fig. 2 bzw. 3 zeigen den Aufbau der peripheren Innenfläche spritz­ gegossener dynamischer Drucklager, die aus einem Kunststoffmaterial wie PC (Polycarbonat) oder LCP (Flüssigkristallpolymer) gebildet sind. Da solche Kunststoffe geringe Schrumpfeigenschaften, aber ein schlechteres Fließvermögen haben, tritt das folgende Phänomen auf. Wenn die Nuten weiter von einer Angußdüse der Spritzgußform ent­ fernt sind, werden die Nuten flacher, wie in Fig. 2 gezeigt. Ande­ rerseits wird der Innendurchmesser kleiner, wenn die Nuten weiter von der Angußdüse entfernt sind, wie in Fig. 3 gezeigt. Die Zylin­ drizität wird also schlechter.

Daher ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein dynamisches Drucklager bereitzustellen, das nach dem Spritzgußverfahren aus einem Harz gebildet werden kann, wobei es möglich ist, seine Innenfläche einschließlich dynamischen Druck erzeugenden Nuten mit hoher Genauigkeit zu bilden.

Um das obige Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung eine Weiterbildung eines dynamischen Drucklagers mit einem zylin­ drischen Aufbau, das dynamischen Druck erzeugende Nuten auf einer peripheren Innenfläche aufweist, bereit. Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht das dynamische Drucklager aus einem Material, das hauptsächlich aus einem Glasfasern enthaltenden Polyphenylensulfid­ harz besteht. Weiterhin besitzt das dynamische Drucklager einen Außendurchmesser R und einen Innendurchmesser r, die so gewählt sind, daß das Verhältnis R/r von Außendurchmesser R zu Innendurch­ messer r innerhalb eines Bereichs von 1,2 R/r 2,5 liegt, sowie eine axiale Länge L, die der Beziehung L 3r genügt.

Fig. 4 zeigt die Zylindrizität und die Rundheit spritzgegossener zylindrischer dynamischer Drucklager, die aus einer Formmasse gebildet sind, die hauptsächlich aus dem Glasfasern enthaltenden Polyphenylensulfidharz besteht.

In Fig. 4 bezeichnet ein kleiner Kreis ○ Meßergebnisse der Zylindrizität und der Rundheit, wobei das Verhältnis R/r von Außen­ durchmesser R zu Innendurchmesser r als Parameter verwendet wird. Wie man anhand der Kurve K1, die die Kreise miteinander verbindet, erkennt, läßt sich eine Zylindrizität und eine Rundheit von 3 µm oder darunter erreichen, wenn das Verhältnis R/r innerhalb des Bereichs 1,2 R/r 2,5 liegt. Wenn das Verhältnis R/r dagegen kleiner als 1,2 ist oder wenn das Verhältnis R/r größer als 2,5 ist, gehen die Zylindrizität und die Rundheit plötzlich zurück und erreichen ein Vielfaches von 3 µm.

Indessen bezeichnet ein Dreieck Δ in Fig. 4 Meßergebnisse der Zy­ lindrizität und der Rundheit, wobei das Verhältnis L/r der axialen Länge L zum Innendurchmesser r als Parameter verwendet wird. Wie man anhand der Kurve K2, die die Dreiecke miteinander verbindet, erkennt, betragen die Zylindrizität und die Rundheit 3 µm oder weniger, wenn das Verhältnis L/r 3,0 oder weniger beträgt, d. h. wenn die axiale Länge L einen Wert annimmt, der der Beziehung L 3r genügt. Ist das Verhältnis L/r dagegen größer als 3,0, so gehen die Zylindrizität und die Rundheit plötzlich zurück und erreichen ein Vielfaches von 3 µm.

Mit anderen Worten können eine Zylindrizität und eine Rundheit von 3 µm oder weniger durch Spritzgießen eines dynamischen Drucklagers erreicht werden, indem man das Glasfasern enthaltende Polyphenylen­ sulfidharz als Formmasse verwendet, das Verhältnis R/r von Außen­ durchmesser R zu Innendurchmesser r innerhalb eines Bereichs von 1,2 R/r 2,5 wählt und die axiale Länge L so wählt, daß sie der Beziehung L 3r genügt. Dementsprechend gewährleistet die vor­ liegende Erfindung eine Formgenauigkeit, die für die Innenfläche und die dynamischen Druck erzeugenden Nuten des dynamischen Drucklagers erforderlich sind.

Es ist darauf hinzuweisen, daß bei spritzgegossenen dynamischen Drucklagern, die aus anderen Formmassen als Glasfasern enthaltendem Polyphenylensulfid gebildet sind, die Zylindrizität und die Rundheit 10 µm oder mehr betragen, auch wenn der Innendurchmesser r, der Außendurchmesser R und die axiale Länge L innerhalb der oben beschriebenen Bereiche gewählt werden, wie später beschrieben wird.

Ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird anhand der im folgenden angegebenen ausführlichen Beschreibung und der Be­ gleitzeichnungen, die nur zur Erläuterung angegeben sind und die vorliegende Erfindung also nicht einschränken, erreicht.

Fig. 1 ist ein Schnitt durch ein konventionelles spritzgegossenes dynamisches Drucklager aus Polyacetal, der den Aufbau der periphe­ ren Innenfläche des Lagers zeigt;

Fig. 2 ist ein Schnitt durch ein konventionelles spritzgegossenes dynamisches Drucklager aus PC oder LCP, der die periphere Innen­ fläche des Lagers zeigt;

Fig. 3 ist ein Schnitt durch ein konventionelles spritzgegossenes dynamisches Drucklager aus PC oder LCP, der die periphere Innen­ fläche des Lagers zeigt;

Fig. 4 ist ein charakteristisches Diagramm, das die Beziehung zwischen den Dimensionsparametern R/r sowie L/r und der Zylin­ drizität und der Rundheit spritzgegossener dynamischer Drucklager zeigt, die aus einer Formmasse gebildet sind, die hauptsächlich aus dem Glasfasern enthaltenden Polyphenylensulfidharz besteht;

Fig. 5 ist eine Darstellung, die die axiale Länge L, den Innen­ durchmesser r und den Außendurchmesser R des dynamischen Druck­ lagers zeigt; und

Fig. 6 ist eine Aufstellung zum Vergleich zwischen der Zylin­ drizität und Rundheit des dynamischen Drucklagers der vorliegenden Erfindung und der Zylindrizität und Rundheit von nichterfindungs­ gemäßen Beispielen.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Einzelnen beschrieben.

Ein dynamisches Drucklager gemäß einer Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung hat einen zylindrischen Aufbau, wie in Fig. 5 gezeigt, und wird aus einem Polyphenylensulfidharz (PPS) gebildet, der Glasfasern enthält, und zwar vorzugsweise ungefähr 30 Gew.-%. Das dynamische Drucklager wird spritzgegossen. Im Hinblick auf die in Fig. 5 gezeigten Abmessungen besitzt die vorliegende Ausfüh­ rungsform einen Innendurchmesser r von 3,0 mm, einen Außendurch­ messer R von 6,0 mm und eine axiale Länge L von 7,2 mm. Das Ver­ hältnis R/r von Außendurchmesser R zu Innendurchmesser r beträgt daher 2,0, ein Wert, der im Bereich 1,2 K/r 2,5 liegt. Das Verhältnis L/r von axialer Länge L zu Innendurchmesser r beträgt 2,4, ein Wert, der nicht größer als 3 ist.

Da das Lager in der vorliegenden Ausführungsform nach dem Spritz­ gußverfahren aus dem Polyphenylensulfidharz, das ungefähr 30 Gew.-% Glasfasern enthält, gebildet wird, treffen auf die vorliegende Aus­ führungsform die in Fig. 4 gezeigten Zylindrizitäts- und Rundheits­ charakteristiken zu. Da in der vorliegenden Ausführungsform das Verhältnis R/r von Außendurchmesser R zu Innendurchmesser r 2,0 beträgt und das Verhältnis L/r von axialer Länge L zu Innendurch­ messer r 2,4 beträgt, betragen die Zylindrizität und die Rundheit des vorliegenden Beispiels, wie aus der Charakteristikkurve K1 für den Parameter R/r-Verhältnis und der Charakteristikkurve K2 für den Parameter L/r-Verhältnis hervorgeht, etwa 2,8 µm, was kleiner als 3 µm ist.

Das spritzgegossene dynamische Drucklager der vorliegenden Aus­ führungsform besitzt daher eine ausreichende Formgenauigkeit, die für die periphere Innenfläche und die dynamischen Druck erzeugenden Nuten erforderlich ist.

Dagegen betragen bei spritzgegossenen dynamischen Drucklagern, die aus anderen Meterialien als Glasfasern enthaltendem Polyphenylen­ sulfidharz gebildet sind, die Zylindrizität und die Rundheit 10 µm oder mehr, auch wenn der Innendurchmesser r, der Außendurchmesser R und die Länge L innerhalb der oben erwähnten Bereiche gewählt werden, wie in Fig. 6 gezeigt. Dies beweist, daß die Formgenauig­ keit, die für die Innenfläche und die dynamischen Druck erzeugenden Nuten des dynamischen Drucklagers erforderlich ist, nicht gewähr­ leistet werden kann, wenn nicht das Glasfasern enthaltende Poly­ phenylensulfidharz als Formmasse verwendet wird.

Da die vorliegende Ausführungsform aus einem Harz hergestellt wird, ist es weiterhin möglich, mögliche Stöße und Schäden zu vermeiden, die durch eine Welle verursacht werden, die zu Beginn und am Ende der Operation mit dem Lager in Kontakt gebracht wird, und dadurch die Verschlechterung der Lagerleistung auf ein Minimum herabzu­ drücken, auch wenn eine momentane Knappheit des Gleitmittels auftritt.

Da die vorliegende Ausführungsform aus einem Harz hergestellt wird, wird weiterhin im Vergleich zu Lagern, die aus einem Metall oder Keramik bestehen, eine Kostenreduktion erreicht.

In der oben erwähnten Ausführungsform ist das Verhältnis R/r von Außendurchmesser R zu Innendurchmesser r zu 2,0 gewählt, und das Verhältnis L/r von axialer Länge L zu Innendurchmesser r ist zu 2,4 gewählt. Solange jedoch das Verhältnis R/r zwischen 1,2 und 2,5 liegt und das Verhältnis L/r nicht größer als 3,0 beträgt, betragen die Zylindrizität und die Rundheit 3 µm oder weniger, und die Formstabilität, die für das dynamische Drucklager erforderlich ist, ist also gewährleistet.

Es ist offensichtlich, daß die so beschriebene Erfindung auf vielerlei Weise variiert werden kann. Solche Variationen sind nicht als Abweichung von dem Geist und dem Umfang der Erfindung anzuse­ hen, und alle solchen Modifizierungen, die für den Fachmann nahe­ liegen, sollen im Umfang der folgenden Ansprüche enthalten sein.

Claims (3)

1. Dynamisches Drucklager mit zylindrischem Aufbau, das auf einer peripheren Innenfläche dynamischen Druck erzeugende Nuten beinhaltet, wobei das dynamische Drucklager aus einem Material hergestellt wird, das hauptsächlich aus einem Glasfasern enthaltenden Polyphenylensulfidharz besteht, und wobei das dynamische Drucklager einen Außendurchmesser R und einen Innendurchmesser r aufweist, die so gewählt sind, daß das Verhältnis R/r von Außendurchmesser R zu Innendurchmes­ ser r in einem Bereich von 1,2 R/r 2,5 liegt, und außer­ dem eine axiale Länge L aufweist, die der Beziehung L 3r genügt.

2. Dynamisches Drucklager gemäß Anspruch 1, das durch Spritzguß hergestellt wird.

3. Dynamisches Drucklager gemäß Anspruch 1, wobei die Glasfa­ sern in einer Menge von im wesentlichen 30 Gew.-% in dem Polyphenylensulfidharz enthalten sind.