DE2833239C2 - Lagerungselement aus nachgiebigem, polymerem Werkstoff - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Lagerungselement aus nachgiebigem, polymerem Werkstoff nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Lagerungselement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus Fig. 2 der FR-Zusatz-PS 368 zur FR-PS 13 18 824 bekannt, wobei an beiden Enden ein ringförmiger Flansch ausgebildet ist und auch der Mittelabschnitt eine vollkommen zylindrische Oberfläche aufweist. Aufgrand der rotationssymmetrischen Ausbildung des bekannten Lagerangselements besteht z. B. bei der Verwendung als Achslager die Gefahr, daß sich das Lagerungselement in der Öffnung, in das es eingesetzt ist, verdreht. Infolge der ringförmig ausgebildeten Flansche ist ferner ein erheblicher Kraftaufwand zum Einsetzen des Lagerungselementes in die Öffnung notwendig bzw. muß das Lagerungselement aus einem sehr weichen Material hergestellt werden, wobei dann wieder die Abriebbeständigkeit und die Korrosionsfestigkeit gering sind. Aus Fig.5 dieser Druckschrift ist zwar ein Lagerungselement bekannt, das nicht rotationssymmetrisch ist und damit nicht drehbar in die öffnung des Trägers eingesetzt werden kann. Aufgrund seiner Formgebung ist dieses Lagerangselement jedoch nur durch Spritzen herstellbar, was wiederum eine Auswahl innerhalb der polymeren Werkstoffe bedingt Auf seiner Oberfläche weist das Lagerangselement gemäß F i g. 5 der Druckschrift Abflachungen auf, die sich teils in Längsrichtung und teils quer dazu erstrecken. Auch aufgrund der Formgebung dieser Abflachungcn ist eine rationelle Herstellung nur durch Spritzen denkbar.

Aus der GB-PS 11 04 603 ist ein Lagerangselement aus Kunststoff bekannt das mit einer Schnappverbindung in eine Öffnung eines Trägers einsetzbar ist und einen kreisrunden Mittelabschnitt aufweist, der am hinteren Ende mit einem Flansch und am vorderen Ende mit zwei federnden Zungen versehen ist Da dieses Lagerangselement zum Einsetzen in eine kreisförmige Öffnung vorgesehen ist, besteht auch hier die Gefahr, daß sich das Lagerangselement in der Öffnung verdreht Infolge der Ausbildung des vorderen Endes des Lagerangselementes mit zwei federnden Zrngen kann das Lagerangselement nur aus einem spritzgießbaren Kunststoff rationell hergestellt werden.

Aus dem Merkblatt »Kunststoffe Hoechst — Hostalen GU R« Ausgabe Juni 1972 ist die Verwendung von Niederdruck- Polyäthylen mit einem Molekulargewicht von 3^ bis 4 Millionen für Lagerschalen und -büchsen sowie Gleitlager bekannt Ober die Formgebung von derartigen Lagerangselementen wird jedoch nichts mitgeteilt

Der Erfindung liegt ausgehend von der FR-Zusatz-PS 81 368 die Aufgabe zugrunde, ein Lagerangselement zu schaffen, das nicht drehbar in der Öffnung eines Trägers gehalten wird, eine hohe Abrieb- und Korrosionsfestigkeit besitzt und keinen wesentlich höheren Herstellungsaufwand als spritzgegossene Lagerangselemente erfordert.

Diese Aufgabe wird durch ein Lagerangselement nach dem Patentansprach 1 gelöst

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Um den einem Kunststoff mt· einem Molekulargewicht von über einer Million anhaftenden Mangel der plastischen Verformbarkeit durch ein wirtschaftliches Spritzgießverfahren auszugleichen, weist das erfindungsgemäße Lagerangselement eine Profilgestaltung auf, die sich wirtschaftlich auch durch spanabhebende Bearbeitung herstellen läßt. Dadurch gelingt es, ein Lagerangselement zu schaffen, das aufgrund des ultrahohen Molekulargewichts des Werkstoffes eine Verschleißfestigkeit und Korrosionsfestigkeit aufweist und das aufgrund seiner Profilgestaltung zur selbsthaltenden Befestigung in einem Träger geeignet ist und das dennoch kostengünstig durch die an sich aufwendige spanabhebende Bearbeitung herstellbar ist.

Das erfindungsgemäße Lagerungselement eignet sich insbesondere als Achs- und Traglager sowie als Buchsen-Halter. Dadurch, daß die Abflachung durchgehend ist, kann sie einfach spanabhebend hergestellt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine einfache Ausführungsform des Lagerungselements in perspektivischer Ansicht,

F i g. 2 eine vorteilhafte Ausführungsform des Lagerungselements in perspektivischer Ansicht,

F i g. 3 bis 5 andere Ausführungsformen in perspektivischer Ansicht,

Fig. 6 eine Stange in perspektivischer Ansicht, ausgehend von der das Lagerungselement hergestellt

F i g. 7 ein halbfertiges Lagerungselement in perspektivischer Ansicht, wobei es im Endzustand drei oder mehr Abflachungen aufweisen kann, wie in den F i g. 2,4 und 5 dargestellt,

F i g. 8 ein halbfertiges Lagerungselement in perspektivischer Ansicht, wobei es am Fndzustand ein oder zwei Abflachungen aufweisen kann, wie in den F i g. 1 und 3 dargestellt,

Fig.9 ein unfertiges Lagerungselement während seiner Herstellung, in perspektivischer Ansicht, wobei es fertig jenes gemäß F i g. 1 ist und wobei die gestrichelten Linien &us zu entfernende Material anzeigen,

Fig. 10 im Schnitt ein in einen Träger eingesetztes Lagerungselement, und

F i g. 11 eine Frontansicht der Ausführungsform gemäß F i g. 2, die in einen Träger eingesetzt ist.

Die F i g. 1 bis 5 zeigen jeweils auch entsprechende Umrisse der Öffnungen der Träger, in denen die einzelnen Lagerungselemente festgelegt werden können. Obgleich die in der Zeichnung dargestellten AusfGhrungsformen alle einen symmetrischen Umriß aufweisen, können die Umrisse an auch asymmetrisch sein. Des weiteren können auch mehr als fünf periphere Abflachungen vorhanden sein.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 ist das Lagerungselement 10 aus einem elastischen polymeren Werkstoff mit einem ultrahohem Molekulargewicht von mehr als 1 000 0(X) hergestellt. Vorzugsweise ist der Werkstoff Polyäthylen. Die Verwendung eines polymeren Werkstoffs mit derart hohem Molekulargewicht führt zu geringer Abnutzung und hoher Beständigkeit gegenüber Schmutz und Korrosion. Ein polymerer Werkstoff hohen Molekulargewichts hat ferner eine hohe Biegesteifigkeit und Schlagbiegefestigkeit. Insgesamt wird durch diese Faktoren eine lange Lebensdauer erreicht, beispielsweise als Lager das photographischen Filmentwicklerlösungen ausgesetzt ist.

In F i g. 1 reicht eine Bohrung 12 durch das Lagerungselement mit kreisringförmigem Querschnitt hindurch, wotji die Achse 14 dieser Bohrung im allgemeinen mit der Rotationsachse eines nicht dargestellten Maschinenelements übereinstimmt, beispielsweise eines darin einzuführenden Achszapfens. Das Lagerungselement weist eine erste Endfläche 18 und eine zweite Endfläche 16 auf, die beide im wesentlichen senkrecht zur Achse 14 der Bohrung 12 liegen. Fin Flansch 20 steht über einen Teil der Peripherie des Gegenstandes 10 ab, wobei der Flansch 20 ferner einen Teil der ersten Endfläche 18 begrenzt. Ein Teil der äußeren Begrenzung der zweiten Endfläche 16 wird von einem Vorsprung 22 gebildet. Ein Zwischenraum zwischen dem Flansch 20 und dem Vorsprung 22 ist durch eine Aussparung 21 gebildet. Der Mittelabschnitt hat eine unterbrochene Umfangsfläche, von der ein Teil 24 zylindrisch und ein zweiter Teil 23 flach ausgebildet ist und an den Vorsprung 22 und den Flansch 20 angrenzt. Die Aussparung 21 und der dazu koplanare Teil 23 bilden zusammen eine Abflachung des Mittelabschnitts.

Bei der Verwendung ist das einstückige Lagerungselement nicht drehbar in einer Öffnung 28 eines Gehäuses angeordnet, die im Umriß mit dem Mittelabschnitt übereinstimmt, und trägt ein rotierendes Maschinenelement, beispielsweise einen Achszapfen. Das Gehäuse ist zwischen dem Flansch 20 und dem Vorsprung 22 gehalten. Der Vorsprung 22 ist elastisch und erleichtert das Einschnappen durch Verformen, wenn das Lagerungselement in das Gehäuse eingesetzt wird. Obgleich es einen gewissen kalten Fluß an den Spitzen des Vorsprunges beim Einsetzen gibt, bleibt ein größerer Teil flexibel nachgiebig und schnappt nach dem Einsetzen gegen das Gehäuse zurück.

Die in Fig.3 dargestellte Ausführungsform ist im wesentlichen dieselbe wie jene gemäß F i g. 1, wobei der Unterschied lediglich darin besteht, daß sie zwei flache Teile 23 und zwei Aussparungen 21 und damit zwei

ίο Abflachungen anstelle der einen in der Ausführungsform von F i g. 1 aufweist

Das Lagerungselement ist in einer vorteilhaften Ausführungsform in F i g. 2 dargestellt Der Körper 30 ist ebenfalls aus einem nachgiebigen polymeren

is Werkstoff hergestellt Eine Bohrung 32 reicht durch den Körper 30, und die Achse 34 dieser Bohrung 32 stimmt wiederum mit der Rotationsachse eines nicht dargestellten Maschinenelements überein. Das Lagerungselement weist eine ringförmige Umfangsfläche 40 auf, die durch eine Vielzahl von Abdachungen 80 unterbrochen ist, die zum Eingriff in die Öffnung 98 eines C^häuses dienen. Die Abflachungen 80 entsprechen den /vissparungen 21 und den Teilen 23 des zuerst beschriebenen Lagerungselements 10 gemäß Fig. 1, und sie grenzen an Flansche 36 und Vorsprünge 38 an. Die Ausführungsform gemäß Fig.2 hat vier senkrecht zueinander verlaufende Abflachungen 80 und ebenso vier Flansche 36 und vier Vorsprünge 38.

Solch ein Lagerungselement hat bei Verwendung als

3U Achslager die sechzehn- bis fünfundzwanzigfache Lebensdauer eines ähnlichen Lagerungselements, das aus einem gespritzten, thermoplastischen Polyesterharz geringeren Molekulargewichts (Handelsname Tenite) hergestellt wird. Zusätzlich entstand bei einer identisehen korrosiven Flüssigkeitsumgebung weniger Verschleiß und Quellung.

Obgleich für die Funktion des Lagerungselements nicht notwendig, kann ein abgeschrägtes Ende mit einem kegelförmigen Bereich zum leichteren Einfahren des Gegenstandes in das Gehäuse nützlich sein. Deshalb reicht bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 ein kegel'örmiger Bereich 42 von der zweiten Endfläche 44 zum äußersten Umfang der vier Vorsprünge 38.

Die Ausführungsformen gemäß F i g. 4 und 5 sind im wesentlichen gleich der in Fig.2 dargestellten; sie unterscheiden sich nur darin, daß sie d· ei bzw. fünf Abflachungen 80 anstelle von vier aufweisen.

Das Verfahren zur Herstellung dieses Lagerungselements ist in erster Linie auf nicht spritzgießbaren Werkstoff anwendbar. Ein unterschiedliches Herstellungsverfahren wird bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 und 3 angewendet, die ein bzw. zwei Abflachungen aufweisen.

Für Ausführungsformen mit drei oder mehr Abflachungen 80, wie jenen gemäß F i g. 2. 4 und 5, wird zunächst, wie in F i g. 6 gezeigt, ein Ende 54 einer Stange 50 aus einem nachgiebigen polymeren Werkstoff der vorstehend beschriebenen Art im Durchmesser verkleinert. Dann wird eine Rille 52 auf dem Umfang angebracht, so daß zwei Flansche 56 und 58 stehen bleiben. Dann wird eine Bohrung 60 durch das Ende 54 der Stange 50 bis oder über die unterbrochene Linie 62 auf dem Umfang der Stange 50 hinaus angebracht. Das Stück mit der Rille 52 und den Flanschen 56,58 wird von der Stange an der gestrichelten Linie 62 abgeschnitten, wodurch die Scheibe -3 mit den zwei Flanschen 56, 58, wie in F i g. 7 dargestellt, entsteht. Das Material wird dann von der zweiflanschigen Scheibe 70 an drei oder

mehr Oberflächen entfernt, die im wesentlichen parallel zu der Achse 68 der Scheibe 70 verlaufende Linien einschließen, wodurch drei oder mehr Abflachungen 80 auf der Scheibe 70 geschaffen werden.

Beispielsweise entsteht die Ausführungsform gemäß > Fig. 2 durch Entfernen von Material, insbesondere durch Abschaben längs der Achse 68 (Fig. 7) der zweiflanschigen Scheibe 70 in vier orthogonalen Ebenen 72, 74, 76, 78. Dabei wird Material von den Flanschen 56, 58 und der Rille 52 zur Bildung vier ι» orthogonaler Abflachungen 80 (F i g. 2) weggenommen. Die Schnittlinien dieser Ebenen (F i g. 7) verlaufen (nicht dargestellt), parallel zu der Achse 68. Der Radius jedes Vorsprungs 38 (Fig.2) ist vorzugsweise etwas kleiner als der Abstand zwischen diesen Schnittlinien und der r> Achse 68. Auf diese Weise liegt der Umfang des Flansches 56, wie in Fig. 7 dargestellt, innerhalb der Schnittlinien der Ebenen 72-74, 76-74, 78-76 und 72-78. Dadurch kann das fertige Lagerungselement in die GcnäüScöfiiiung 58 (Fig. iij mit geringer Kraft -'» eingesetzt werden und ist dennoch ein ausreichend fester Sitz durch die Vorsprünge 38 (F i g. 11) gewährleistet.

Der wahlweise vorhandene kegelförmige Teil 42 gemäß Fig.2 sollte selbstverständlich vor dem -'"> Abschneiden der zweiflanschigen Scheibe 70 (Fig. 7) von der Stange 50 (F i g. 6) hergestellt werden.

Die Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und 3 erfordern ein modifiziertes Herstellungsverfahren. Hier weist der von der Stange 50 abgetrennte Rohling mit einer bzw. zwei Abflachungen 21, 23 keinen Flansch 56 auf und ist als einflanschige Scheibe 82 in Fig. 8 dargestellt. Die Scheibe 82 weist ebenfalls keine Rille 52 auf. Dann wird das Material von der Scheibe 82 abgenommen, um die Oberfläche(n) 23 (Fig. 1 oder 3) zu bilden. Beispielsweise wird bei der Herstellung des Lagcrungselements von Fig. I durch Wegnahme des Materials längs der Zentralachse der Scheibe 82 die Konfiguration 84 gemäß F i g. 9 erhalten, wobei sich der Überstand 86 axial von dem Flansch 88 zu der Endfläche 90 erstreckt. Dann wird das durch die unterbrochene Linie 92 dargestellte Material entfernt, um die Ausführungsform gemäß Fig. Ii zu bilden, wobei die Aussparung 21 und der Vorsprung 22 gebildet werden. Schließlich zeigt Fig. 10 im Schnitt von der Seite eine Ausführungsform 94, die in einer öffnung 98 eines Gehäuses 96 angeordnet ist; in Fig. 11 ist dargestellt, wie der Vorsprung 38 und der Flansch 36 zusammenwirken, um das Lagerungselement in der Gehäuseöffnung 98 zu halten. Wird der Gegenstand in die öffnung 98 hineingedrückt, so geben die Vorsprünge nach, um sich der öffnung 98 anzupassen. Ist das Lagerungselement in die öffnung 98 eingesetzt, so springen die Vorsprünge zurück und befinden sich jenseits der öffnung 98, so daß das Lagerungselement an jeder Seite des Gehäuses % zwischen den Flanschen 36 und den Vorsprüngen 38 angreift.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Lagerungselement aus nachgiebigem, polymerem Werkstoff, wobei das Lagerungselement eine zentrale Axialbohrung zur Aufnahme eines Achszapfens od. dgL besitzt, das mit einer Schnappverbindung in eine öffnung eines Trägers einsetzbar ist und einen der Öffnung im wesentlichen angepaßten Mittelabschnitt aufweist der am hinteren Ende mit einem Flansch und am vorderen Ende mit wenigstens einem die Schnappverbindung bildenden radialen Vorsprung versehen ist wobei sowohl der Mittelabschnitt als auch der Flansch und der wenigstens eine radiale Vorsprung mit einer grandlegend kreisrunden Umfangsfläche ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der polymere Werkstoff ein Molekulargewicht von über 1 000 000 aufweist und daß die Umfangsfläche des Lagerangselementes über ihre gesamte axiale Länge eine durchgehende Abflachung (21,23) aufweist, die im Bereich des am hinteren Ende befindlichen Flansches (20) und des wenigstens einen radialen Vorspranges (22) am vorderen Ende schmaler ist als im Mittelabschnitt

2. Lagerungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflachung (80) über ihre gesamte axiale Länge eine konstante Breite hat und den am hinteren Ende befindlichen Flansch (36) und einen die Schnappverbindung und den radialen Vorsprang (38) bildenden, am vorderen Ende befindlichen Flansch (56) durchbricht

3. Lagerungselement nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, caß eine Vielzahl von Abflachungen (2i, 23; 30) unter gleichem Winkel um die Achse (14, 34) des Lageci igselementes herum angeordnet ist.

4. Lagerungselement nach Ansprach 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der polymere Werkstoff Polyäthylen ist.