CH418065A - Verfahren zum Auskleiden einer Lagerbohrung mit einem Kunststoffbelag - Google Patents

Description

      Verfahren    zum     Auskleiden    einer Lagerbohrung mit einem Kunststoffbelag    Zum drehbaren Lagern von Wellen und Achsen  sind Lager aus Kunststoff häufig günstiger als Lager  aus Metall.     Kunststofflager    können aber gegenüber  Lagern aus Metall wegen ihrer geringen Wärmeleit  fähigkeit und ihrer grösseren Wärmeausdehnung auch  nachteilig sein.  



  Durch Auskleiden der Lagerbohrung eines insbe  sondere     metallischen    Lagers mittels dünner     Kunst-          stoff-Folie        können    die genannten Nachteile ausge  schaltet werden, denn bei einer dünnen Kunststoff  schicht sind die geringe Wärmeleitfähigkeit und die  Wärmeausdehnung des Kunststoffes in der Regel     ver-          nachlässigbar;    sie sind es um so mehr, je dünner die       Kunststoff-Folie    ist.  



  Herstellungsmässig bestehen hier aber ziemliche  Schwierigkeiten, da das Auskleiden einer Lagerboh  rung mit einer sehr dünnen Kunststoff-Folie von bei  spielsweise 0,1 mm Dicke und darunter praktisch  nicht durchführbar ist. Derart dünne     Folienausklei-          dungen    sind aber für viele Anwendungsfälle, nament  lich für     feinmechanische    Getriebe sowie auch für  Kleinmotoren, sehr erwünscht.  



  Zum     Auskleiden    von Metallrohren mit Kunst  stoff ist beispielsweise folgendes Verfahren bekannt:  Zunächst wird ein Kunststoffrohr hergestellt, bei  spielsweise im Spritzverfahren, dessen Aussendurch  messer etwas grösser ist als der Innendurchmesser  des     Metallrohres.    Dann wird dieses Kunststoffrohr  in seiner Längsrichtung einem Streckprozess unter  worfen, bei dem sich neben der     Längung    des Kunst  stoffrohres gleichzeitig eine Verengung seines Aussen  durchmessers ergibt, und zwar auf ein Mass, das  kleiner ist als der Innendurchmesser des     Metallrohres.     Das so vorbereitete Kunststoffrohr wird     schliesslich     in das     Metallrohr    eingeschoben und erhitzt.

   Das Er  hitzen hat zur Folge, dass das Kunststoffrohr in sei-         ner    Längsrichtung wieder     zurückschrumpft    und sich  im Durchmesser wieder     zurückweitet,    und dass es  sich beim     Zurückweiten    fest an die     Innenwand    des       Metallrohres        andrückt.     



  Der Gedanke ist naheliegend, dieses bekannte  Verfahren auch zum Auskleiden von Lagerbohrun  gen mit Kunststoff zu verwenden. Man würde aber       damit        nicht    ohne weiteres Erfolg haben, und zwar aus  folgenden Gründen: Nach der Vollendung des  Schrumpfvorganges weist die Wandung des Kunst  stoffrohres eine grössere Schichtdicke auf als vorher.

    Das Mass der sich beim Schrumpfen bildenden  Schichtdicke ist von mehreren Voraussetzungen ab  hängig: von der Art des Kunststoffes, vom Durch  messer und von der     Wandungsdicke    des Kunststoff  rohres vor dem Dehnen, vom Durchmesser und von  der     Wandungsdicke    des Kunststoffrohres nach dem  Dehnen, vom Durchmesserverhältnis des gedehnten  Rohres zum Innendurchmesser der Lagerbohrung  und schliesslich auch noch vom Verhältnis der Rohr  länge zum Rohrdurchmesser vor dem Schrumpfvor  gang. Es ist     einleuchtend,    dass es praktisch nur unter  grossen Schwierigkeiten möglich sein wird, alle diese  Voraussetzungen so abzustimmen, dass man eine vor  bestimmte     Auskleidungs-Schichtdicke    masshaltig er  hält.

   Eine     völlig    glatte     Oberfläche    der Auskleidung  dürfte sich indessen auch in diesem Falle kaum er  reichen lassen. Beim Auskleiden einer Lagerboh  rung kommt es aber auf eine genaue     Masshaltigkeit     der Schichtdicke     an.    Wollte man hier das genannte  bekannte Verfahren verwenden, so würde man um  eine     nachträgliche    Bearbeitung der     Auskleidungs-          oberfläche    kaum     umhin    kommen können.

   Man  würde hierauf sogar schon beim Auskleiden Rück  sicht nehmen müssen, indem man eine so grosse  Schichtdicke     anstrebt,    dass man diese     nachträglich         zum Teil wieder abtragen kann, z. B. durch Ausboh  ren oder Ausdrehen.  



  Wenn aber eine Lagerbohrung     mit    einer sehr  dünnen     Kunststoff-Folie    von einer Dicke in der oben  erwähnten Grössenordnung von 0,1 mm und darun  ter auszukleiden ist, so scheidet selbst die Möglich  keit einer Nachbehandlung der Auskleidung prak  tisch aus.  



  Man hat spekulativ erwogen, die Notwendigkeit  einer solchen Nachbehandlung der Auskleidung da  durch zu vermeiden, dass man     in    das in die Lager  bohrung eingesetzte Kunststoffrohr vor dem Erwär  men bzw. Schrumpfen noch einen Dorn von passen  dem Durchmesser hineinsteckt.

   Diese Lösung hat  man aber zunächst gar nicht erst probiert,     denn    bei       näherer        überlegung    hielt man sie für     völlig    un  brauchbar: Da sich     beim    Schrumpfen der Durchmes  ser des Kunststoffrohres vergrössert, so war voraus  zusehen, dass sich das     Kunststoffrohr    beim  Schrumpfvorgang von dem Dorn entfernen würde,  und man glaubte hieraus     schliessen    zu müssen, dass  der Dorn auf die Oberflächenbildung der Kunststoff  schicht gar keinen     Einfluss    haben und somit prak  tisch nutzlos sein     würde.     



  Dennoch bedient sich die Erfindung des beschrie  benen bekannten Verfahrens auch zum Auskleiden  von Lagerbohrungen, aber mit einer Weiterbildung  des     Verfahrens,    die auch ohne eine Nachbearbeitung  des Kunststoffbelages eine     Masshaltigkeit    der Aus  kleidung von höchster Genauigkeit ergibt. Gegen  stand der     Erfindung    ist also ein Verfahren zum Aus  kleiden einer Lagerbohrung mit einem Kunststoff  belag, z.

   B. zum Auskleiden einer     metallischen    Lager  buchse oder einer Bohrung in einer     Platine,    unter  Verwendung des zum Auskleiden von     Metallrohren          bekannten    Verfahrens, bei welchem ein durch Er  wärmen in seiner Länge schrumpfendes und sich da  bei in seinem Durchmesser erweiterndes Kunststoff  rohr in dem     Metallrohr    durch     Erwärmen    zum  Schrumpfen und dadurch zum     Anliegen    an der Wan  dung des     Metallrohres    gebracht wird;

       erfindungsge-          mäss    ist aber ein solches Verfahren dadurch gekenn  zeichnet, dass in das in die Lagerbohrung eingesetzte  Kunststoffrohr vor dem Schrumpfen ein Dorn hinein  gesteckt     wird,    dessen Durchmesser mindestens     an-          nähernd    so gross ist wie der Durchmesser der in der  Lagerbohrung zu lagernden Welle bzw. Achse.

   Die  Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die vor  genannten spekulativen Erwägungen zu einer über  tragung des für Metallrohre bekannten Verfahrens  auf das Auskleiden von Lagerbohrungen unter Zu  hilfenahme eines Dornes zwar richtig sind, aber noch  nicht zu Ende     geführt    wurden: Es ist richtig, dass  sich das Kunststoffrohr beim Schrumpfen radial aus  weitet und somit von dem Dorn entfernt. Dies gilt  aber nur so lange, bis das sich ausweitende Rohr an  der     Innenwandung    der Lagerbohrung zum     Anliegen     kommt.

   Von diesem Zeitpunkt an ist ein weiteres  radiales Ausweiten des Rohres nicht mehr möglich,  und nunmehr wirkt sich das weitere     Schrumpfen    der    Kunststoffmasse des Kunststoffrohres nur noch, und  sogar in erhöhtem Masse, in einer Längenverkürzung  aus. Diese Längenverkürzung hat dann zur Folge,  dass sich die Wandung des Kunststoffrohres     rohr-          einwärts    verdickt, bis sie     schliesslich    den geringen  Spalt zwischen dem Kunststoffrohr und dem Dorn       vollkommen    dicht und sehr fest     ausfüllt.     



  Erst durch das     Hinzukommen    des Dornes wird  also das genannte, für das Auskleiden von Rohren  bekannte Verfahren auch für das Auskleiden von  Lagerbohrungen vorzüglich verwendbar.  



       Vorteilhaft    wird bei dem Verfahren nach der       Erfindung    ein     Kunststoffrohr    verwendet, das eine  gerade Längsfuge, vorzugsweise unter     Stossberührung     der Fugenränder, aufweist. Besonders     eignet    sich ein  Kunststoffrohr, das vor dem Einbringen in die La  gerbohrung unter     Erwärmung    in seiner Länge gereckt  wurde. Zum Herstellen sehr dünner Kunststoffbeläge  wird am besten ein aus einem     folienartigen    Kunst  stoff-Flachband hergestelltes Kunststoffrohr verwen  det.

   Als Kunststoff sind für das Verfahren nach der  Erfindung     Polyterephthalsäureester    besonders vorteil  haft, da sie ein grosses Reck- und Schrumpfvermögen  aufweisen und sich leicht verarbeiten lassen, und die  auch sehr gute Lagereigenschaften haben und ein  Schmieren der     Lagerfläche    im Betrieb     vielfach    ent  behrlich machen.  



  Weitere     Einzelheiten    des Verfahrens nach der       Erfindung    und seiner Anwendung werden am besten  an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeich  nung erläutert.  



  In     Fig.    1 ist zunächst das Herstellen eines Kunst  stoffrohres aus einem     folienartigen        Kunststoff-Flach-          band    gezeigt. Dieses Band 1 wird in der Richtung  des eingezeichneten Pfeiles durch eine konische Zieh  düse 2 hindurchgezogen, die mit einer elektrischen  Heizvorrichtung 3 versehen ist, und hierdurch unter  Einrollen der Bandränder 10 zu dem Rohr 100 ge  formt. Dieses Rohr<B>100</B> hat eine gerade Längsfuge  101, an der die beiden Längsränder des Folien  bandes zusammenstossen.

   Vorteilhaft ist es, wenn  sich die Bandränder an der Fuge 101 soeben berüh  ren, oder wenn sie allenfalls einen nur geringen Ab  stand voneinander behalten; ein überlappen der  Ränder     würde    die     Belagdicke    längs des     überlap-          pungsstreifens    erhöhen. Bei der in     Fig.    1 gezeigten  Herstellungsweise des Kunststoffrohres wird das  Band 1 bzw. das Rohr 100 gleichzeitig stark gereckt,  bei Verwendung der erwähnten     Polyterephthalsäure-          ester    als     Kunststoff    um etwa 15 bis 20 0%.  



  In     Fig.    2 ist ein Abschnitt des Kunststoffrohres  100 mit der Fuge 101 dargestellt, wie es zum Aus  kleiden einer Lagerbohrung verwendet werden soll.  



  In     Fig.    3 ist im Schnitt ein     Stück    einer Platine 4  mit einer auszukleidenden Lagerbohrung 5 gezeigt.  An ihren Enden weist die Lagerbohrung 5 trichter  förmig     Ausnehmungen    50 auf.  



  In     Fig.    4 ist das     Kunststoffrohr    100 in die Lager  bohrung 5 der     Platine    4 hineingesteckt. Ausserdem  ist in das Rohr 100 ein Dorn 6 mit möglichst glatter      Oberfläche hineingesteckt, der hauptsächlich zur Hal  terung und zur     Geradeführung    des Rohres 100 in der  Lagerbohrung dient, und dessen Durchmesser min  destens     annähernd        gleich    dem Durchmesser der Welle  bzw. Achse ist, die nach dem Auskleiden der Lager  bohrung in dieser gelagert werden soll.  



  Nunmehr wird das Rohr 100     erwärmt,    beispiels  weise durch Erhitzen des Dornes 6 und/oder der  Platine 4 oder der ganzen Anordnung. Hierdurch  schrumpft das Rohr 100 in der Länge zusammen,  womit sich sein Durchmesser erweitert, so dass sich  das Rohr 100 dicht an die Wandung der Lagerboh  rung     anschmiegt,    wie es in     Fig.    5 gezeigt ist. Besteht  das Rohr aus einem     Polyterephthalsäureester,    so ist  entsprechend dem erwähnten hohen     Reckungsgrad     dieses Kunststoffes auch der Schrumpfungsgrad sehr  gross, so dass sich die Auskleidung besonders fest  an die Wandung der Lagerbohrung anlegt.

   Der  Schrumpfvorgang der genannten Kunststoffart ist bei  einer Erwärmung auf etwa 160 C innerhalb von  etwa drei Minuten     vollkommen    abgeschlossen. Beim  Schrumpfen schmiegt sich das Rohr 100 auch in die       Ausnehmungen    50 dicht hinein, so dass es aus der  Lagerbohrung nicht mehr herausrutschen oder her  ausgezogen werden kann. Die dann noch überstehen  den Endstücke des Rohres 100 können schliesslich  noch abgeschnitten werden, so dass die Rohrenden,  wie in     Fig.    6 gezeigt ist, mit den beiden Aussenseiten  der Platine 4 bündig abschliessen.  



  In     Fig.    7 und 8 ist die Anwendung des Verfah  rens nach der Erfindung noch an einem zweiten Bei  spiel gezeigt. In     Fig.    7 ist eine auszukleidende Lager  buchse 7 dargestellt, deren Lagerbohrung 5 wie in       Fig.    3 bis 6 an ihren Enden trichterförmige     Ausneh-          mungen    50 aufweist. Ausserdem aber weist die La  gerbuchse 7 noch     Ausnehmungen    70 in Form von  Ausfräsungen oder     Bohrungen    auf.

   Beim Auskleiden  der Lagerbohrung der Lagerbuchse, das wiederum in  der geschilderten Weise durch Erwärmen und  Schrumpfen des in die Bohrung hineingesetzten  Kunststoffrohres erfolgt, schmiegt sich, wie in     Fig.    8  gezeigt ist, das     Rohr    100 auch in die     Ausnehmungen     70 hinein und erhöht hiermit noch die Sicherheit ge  gen ein Herausrutschen oder     Herausgezogenwerden     aus der Lagerbohrung.  



  Die     Ausnehmungen    70 können in der dargestell  ten oder auch in anderer Ausführungsform auch ohne  gleichzeitiges Vorhandensein der     Ausnehmungen    50  in vielen Fällen zum Festhalten der Auskleidung voll  ausreichend sein; durch die Einfachheit ihrer Her  stellung sind sie für eine     Massenfertigung    besonders  geeignet.

   An sich     können    aber auch beliebige anders  artige     Ausnehmungen    zum Verhüten des     Herausglei-          tens    des Kunststoffrohres verwendet werden; bei  spielsweise können auch durch Aufrauhen der Wan  dung der Lagerbohrung feinste     Ausnehmungen    er  zeugt werden, in die sich der Kunststoff beim  Schrumpfen     hineinschmiegen    kann.  



  Sehr einfach herzustellen sind     Ausnehmungen,    be  sonders bei Bohrungen in sehr dünnen Platinen, in    der Weise, dass in die     Wandungsfläche    der Bohrung,  wie     Fig.    9 zeigt, ein Gewinde hineingeschnitten wird.  Wird dabei ein im Vergleich zur     Foliendicke    so gro  bes Gewinde gewählt, dass die in die     Gewindegänge     hineinschrumpfende Folie eine wellige Lauffläche,  entsprechend der     Wellung    des Gewindes, annimmt, so  wird die Berührungsfläche der ausgekleideten Boh  rung mit einer in sie hineingesteckten Achse oder  Welle und somit die Reibung     vorteilhaft    noch weiter  verringert.  



  Die vorstehend beschriebene Durchführungsweise  des Verfahrens nach der Erfindung hat sich bei einer       Foliendicke    von etwa 0,1 mm und darunter in der       Praxis    ausgezeichnet bewährt. An sich können je  doch zur Durchführung des Verfahrens auch in an  derer Weise hergestellte Kunststoffrohre verwendet  werden, beispielsweise Kunststoffrohre, die durch       schraubenlinienförmiges        Zusammenrollen    eines       Kunststoff-Flachbandes    hergestellt wurden, oder  auch nahtlose Kunststoffrohre;

   wesentlich ist, dass  das in die Lagerbohrung eingebrachte Kunststoffrohr  infolge einer     Vorbehandlung    oder auch auf Grund  der Zusammensetzung seines Kunststoffes die Eigen  schaft hat, durch Erwärmen zum Schrumpfen und  dadurch zu einer     Vergrösserung    seines Durchmessers  gebracht werden zu können.  



  Das Verfahren nach der Erfindung kann zum  Auskleiden von Lagerbohrungen beliebiger Art und  Grösse angewandt werden. Ausser der beschriebenen  Anwendung zum Auskleiden von Lagerbohrungen in  Platinen oder Lagerbuchsen ist beispielsweise auch  die Anwendung zum Auskleiden einer Lagerbohrung  unmittelbar in der Stirnwand eines Lagerschildes  eines Elektromotors, insbesondere eines Kleinmotors,  möglich und vorteilhaft.  



  Ist gelegentlich eine etwas dickere Auskleidung  einer Lagerbohrung erwünscht, so     kann    das Verfah  ren nach der     Erfindung    auch mehrmals     nacheinander     an der gleichen Lagerbohrung durchgeführt werden,  um die Bohrung mit zwei oder mehr     aufeinanderlie-          genden    Belägen auszukleiden. Es können auch meh  rere Beläge gleichzeitig in einer Bohrung zum  Schrumpfen gebracht werden. In beiden Fällen kön  nen die aufgeschrumpften Beläge auch     mitainander     verklebt oder verschweisst werden.  



  Abschliessend sei noch angeführt, dass es vor  teilhaft ist, die Gleiteigenschaften des Kunststoffroh  res mit einem Gleitpulver, z. B. mit     feinstzerteiltem     Graphit,     Molybdändisulfid    oder dgl., zu verbessern.  Beispielsweise kann das Gleitpulver der Kunststoff  masse des     Kunststoffrohres    von     vornherein    beige  mischt sein. Es ist aber auch möglich, das     Gleitpul-          ver    auf die Oberfläche des Kunststoffrohres aufzu  bringen, z. B. durch festsitzendes Auftragen auf die  gegebenenfalls vorher     aufgerauhte    Oberfläche oder  durch Einreiben.

   Bei der Herstellung des Kunststoff  rohres aus einem     Folien-Flachband,        beispielsweise    in  der an Hand von     Fig.    1 beschriebenen Weise, kann  das     Gleitpulver    schon auf das Flachband aufgetragen  oder eingerieben werden, und zwar auf diejenige Seite      des Flachbandes,     die    später die Gleitfläche der Kunst  stoffauskleidung der Lagerbohrung bilden wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zum Auskleiden einer Lagerbohrung mit einem Kunststoffbelag, bei welchem ein durch Erwärmen in seiner Länge schrumpfendes und sich dabei in seinem Durchmesser erweiterndes Kunst stoffrohr in dem Metallrohr durch Erwärmen zum Schrumpfen und dadurch zum Anliegen an der Wan dung des Metallrohres gebracht wird, dadurch ge kennzeichnet, dass in das in die Lagerbohrung ein gesetzte Kunststoffrohr vor dem Schrumpfen ein Dorn hineingesteckt wird, dessen Durchmesser min destens annähernd so gross ist wie der Durchmesser der in der Lagerbohrung zu lagernden Welle bzw. Achse.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, gekennzeich- net durch die Verwendung eines vor dem Einbringen in die Lagerbohrung unter Erwärmen in seiner Länge gereckten Kunststoffrohres. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einbringen des Kunststoffrohres an mindestens einer Stelle der auszukleidenden Wandung der Lagerboh rung eine Ausnehmung vorgesehen wird. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteran spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an minde stens einem der beiden Stirnenden der Lagerbohrung eine Ausnehmung in Form einer trichterförmigen Erweiterung der Lagerbohrung vorgesehen wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch und Unter anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Aus- nehmung ein Gewinde an der Wandung der Bohrung vorgesehen wird. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteran spruch 4, gekennzeichnet durch ein im Vergleich zur Foliendicke so grobes Gewinde, dass das in die Ge windegänge einschrumpfende Kunststoffrohr eine wellige Lauffläche annimmt.