DE3731586A1

DE3731586A1 - Gelenklager und verfahren zur herstellung desselben

Info

Publication number: DE3731586A1
Application number: DE19873731586
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Schlegel
Original assignee: Durbal GmbH and Co KG
Current assignee: Durbal Metallwarenfabrik GmbH
Priority date: 1987-09-19
Filing date: 1987-09-19
Publication date: 1989-04-06
Also published as: DE8717772U1; WO1989002542A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gelenklager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Gelenklager bestehen meist aus Wälzlagerstahl, wobei Innen- und Außenkörper spanabhebend hergestellt werden. Diese Herstellungsweise ist zeit- und energieauf wendig. Außerdem haben derartige Gelenklager wegen der großen Masse des Außenkörpers ein verhältnismäßig hohes Gewicht. Gelenklager aus Wälzlagerstahl müssen überdies einer Korrosionsschutzbehandlung unterzogen werden, die aufwendig und umweltbelastend ist. Die Verwendung von rost freiem Stahl ist wegen der hohen Kosten nur in Ausnahme fällen möglich.

Aus der DE-OS 20 62 475 ist ein Gelenklager bekannt, dessen Außenkörper aus zwei dünnwandigen, spanlos geformten Blech halbschalen besteht, die durch eine quer zur Lagerachse ver laufende Fuge voneinander getrennt und von einer Blech hülse umgeben sind und deren Innenflächen die Lagerflächen für den Innenkörper bilden. Zur Herstellung eines derar tigen Außenkörpers sind komplizierte Blechformungsschritte erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gelenklager entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, das mit erheblich geringerem Aufwand als bisher auch in Niro-Ausführung vollautomatisiert hergestellt werden kann und überdies ein geringeres Gewicht als die bekannten Ge lenklager aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Gelenklager kann der Außenkörper mit einfachen Werkzeugen aus Bandstahl beliebiger Qualität hergestellt werden, wobei infolge der geringen Masse auch teurere Werkstoffe, wie Niro-Stahl, verwendet werden können, ohne die Kosten übermäßig zu erhöhen. Durch den Aufbau des Außenkörpers aus nur zwei geometrisch sehr einfachen Teilen ist der für die Fertigung erforderliche Maschinenpark klein; denn es sind im wesentlichen nur Stanzwerkzeuge und Tief ziehwerkzeuge für die Herstellung der Teile und eine Vor richtung zum Verbinden der Teile miteinander erforderlich. Grundsätzlich können jedoch die Teile des Außenkörpers auch Automaten-Drehteile sein.

Vorzugsweise besteht der Außenkörper aus zwei ineinander gesteckten und fest miteinander verbundenen, tiefgezogenen Blechtöpfen, deren Böden mit kreisförmigen Öffnungen ver sehen sind. Bei dieser Ausführung ergibt sich automatisch eine Zentrierung der beiden den Außenkörper bildenden Teile und es ist außerdem die verzugsfreie Verbindung dieser Teile erleichtert.

Die Verbindung der Töpfe miteinander kann auf verschiedene Weise erfolgen, z.B. durch Einpressen des Innentopfes in den Außentopf oder durch Umbördeln des Randes des Außentopfes über den Rand des Bodens des Innentopfes. Besonders vorteil haft ist eine Verbindung der beiden Töpfe durch Schweißen. Diese Verbindung sollte nur an einigen Stellen des Umfanges erfolgen, um Verzüge zu vermeiden. Besonders bietet sich eine Punkteschweißung, z.B. durch Laserstrahl an, die keine nennenswerte Erwärmung der Bauteile zur Folge hat.

Nach dem Zusammenfügen der Teile zwecks Bildung des Außen körpers und vorherigem Einlegen des Innenkörpers wird der Zwischenraum zwischen Innen- und Außenkörper mit Kunststoff ausgefüllt. Dabei kann der Kunststoff selbst als Lager material dienen. Alternativ kann vorher auf den Innenkörper eine angeformte Lagerschale, z.B. eine Folie, ein mit PTFE gefülltes Drahtgewebe oder dergl. aufgebracht werden.

Um eine Drehung der Kunststoff-Füllung im Betrieb zu ver meiden, ist es zweckmäßig, in der inneren Umfangsfläche und/oder in der inneren Bodenfläche des Innentopfes Erhe bungen oder Vertiefungen vorzusehen. Alternativ kann die Umfangswand und/oder der Boden des Innentopfes mit Aus sparungen versehen werden. Dadurch findet eine formschlüs sige Verbindung der Kunststoff-Füllung mit dem Außenkörper durch den in die Vertiefungen bzw. Aussparungen eindringen den Kunststoff bzw. durch das Hineinragen der Erhebungen in den eingespritzen und erhärteten Kunststoff statt.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines der artigen Gelenklagers ist Gegenstand des Anspruches 10. Wie ersichtlich, läßt sich das erfindungsgemäße Gelenklager mit äußerst einfachen Verfahrensschritten unter Verwendung einfacher Maschinen herstellen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Gelenklagers,

Fig. 2 eine Frontansicht des Gelenklagers von Fig. 1 von rechts

Fig. 3 einen Teilschnitt des Außenkörpers mit Verbindung der Blechtöpfe durch Preßsitz

Fig. 4 einen Teilschnitt des Außenkörpers mit Verbindung der Blechtöpfe durch Bördelung,

Fig. 5 eine Frontansicht des Innentopfes von der offenen Seite,

Fig. 6 eine Frontansicht des Innentopfes ähnlich Fig. 5 jedoch mit der Kunststoff-Füllung, in einer ersten Abwandlung,

Fig. 7 eine Frontansicht des Innentopfes ähnlich Fig. 5 in einer zweiten Abwandlung

Fig. 8 einen Längsschnitt ähnlich Fig. 1 eines Gelenklagers mit einer Lagerwerkstoff-Auflage auf dem Innenkörper und

Fig. 9 bis 12 verschiedene Abwandlungen des aus zwei Teilen bestehenden Außenkörpers im Längsschnitt.

Das in Fig. 1 dargestellte Gelenklager weist einen Außen körper 1 auf, in dem ein sphärischer Innenkörper 2 dreh- und schwenkbar gelagert ist. Der Außenkörper ist gebildet von zwei Blechtöpfen 3 und 4, die ineinandergesteckt sind und mit ihren Umfangswänden aneinanderliegen. In den Böden 5, 6 der Töpfe 3, 4 sind kreisrunde zentrale Öffnungen 7, 8 vorgesehen, deren Ränder entsprechend der sphärischen Krümmung der Außenfläche des Innenkörpers 2 geformt sind und als Zentrierflächen für den Innenkörper dienen. Der Zwischenraum zwischen der Innenfläche des inneren Topfes 4 und der Außenfläche des Innenkörpers 2 ist von einer Kunststoff-Masse 9 ausgefüllt, die Gleiteigenschaften auf weist.

Die Töpfe 3 und 4 werden dadurch hergestellt, daß aus einem dünnen Blechband zunächst Ronden mit zentralen Öffnungen ausgestanzt werden. Diese Ronden werden dann in einem Tief ziehverfahren zu den Töpfen 3, 4 geformt, wobei gleichzeitig die Ränder der Öffnungen 7 und 8 ihre Form erhalten. Nach dem Einlegen des Innenkörpers 2 in den Außentopf 3 wird der Innentopf 4 in den Außentopf 3 eingeschoben, wobei der Innenkörper 2 durch die Ränder 7, 8 zentriert wird. Dann werden die Töpfe 3, 4 fest miteinander verbunden. Dies kann dadurch geschehen, daß die Umfangswände der Töpfe 3, 4 an einzelnen, gleichmäßig über den Umfang verteilten Stellen 10 (Fig. 2) durch Punktschweißung oder durch kurze Schweiß raupen miteinander verbunden werden. Alternativ kann die Verbindung durch Einpressen des Innentopfes 4 in den Außen topf 3 erfolgen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Eine andere Möglichkeit zeigt Fig. 4. Hier ist der Rand 11 des Außentopfes 3 über den Rand des Bodens des Innentopfes 4 umgebördelt.

Als nächster Arbeitsgang wird in an sich üblicher Weise Kunststoff durch nicht dargestellte Öffnungen in den Zwischenraum zwischen dem Außen- und dem Innenkörper ein gespritzt. Um zu vermeiden, daß sich die Kunststoff-Füllung 9 im Betrieb drehen kann, ist eine Verdrehsicherung vorge sehen, die so ausgebildet ist, daß sie beim Tiefziehen des Innentopfes 4 geformt wird, so daß kein zusätzlicher Arbeits gang benötigt wird. Die Verdrehsicherung kann unterschied liche Form haben. In Fig. 5 ist an der inneren Umfangsfläche 12 des Innentopfes 4 mindestens eine Erhebung 13 oder ein Mehrkant 14 angeformt, an der bzw. dem sich der erstarrte Kunststoff in Umfangsrichtung abstützen kann. In Fig. 6 ist die Umfangswand 15 des Innentopfes 4 mit rippenförmigen Aus- oder Einprägungen 16 bzw. 17 versehen und in Fig. 7 ist in dem Boden des Innentopfes 4 mindestens eine Rippe oder eine Vertiefung 18 oder mindestens eine zapfenförmige Erhebung oder mindestens ein Durchbruch 19 vorgesehen, in die der Kunststoff eindringt. Dem gleichen Zweck dienen Aussparungen 20 im Rand der Umfangswand 15 des Innentopfes 4.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 unterscheidet sich von demjenigen gemäß Fig. 1 im Prinzip nur dadurch, daß auf der Außenfläche des Innenkörpers 2 eine genau angeform te und durch Vorspannung angelegte, wartungsfreie Lager schale 21 z.B. aus einem mit PTFE getränkten Drahtgewebe aus Bronze, angeordnet ist. Der Zwischenraum zwischen dieser Lagerschale und der inneren Umfangsfläche des Innentopfes 4 ist wie im Beispiel von Fig. 1 mit Kunststoff-Masse 9 ausgefüllt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 besteht der Außenkörper 1′ aus zwei gleichgroßen Töpfen 22 mit kreis förmigen Öffnungen 7, 8 in ihren Böden 5, 6, die stumpf an einanderstoßen und miteinander beispielsweise verschweißt sind.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 unterscheidet sich von demjenigen gemäß Fig. 9 nur dadurch, daß die Töpfe 22′ und 23′ unterschiedliche Tiefe haben, so daß die Schweiß naht seitlich der Quermittelebene des Außenkörpers ver läuft.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 11 und 12 ist der Außenkörper 1′′ aus einem Topf 24 und einem Deckel 25 gebil det, die miteinander verschweißt sind und wiederum mit kreisförmigen Öffnungen 7, 8 versehen sind. Der Deckel 25 kann wie in Fig. 11 plan oder wie in Fig. 12 im mittleren, mit der Öffnung 8 versehenen Bereich nach außen gekröpft sein.

Die Herstellung der Teile 22, 23 bzw. 24, 25 des Außenkör pers 1′ bzw. 1′′ von Fig. 10 bis 12 kann im Tiefzieh-bzw. Stanzverfahren aus Blechen oder auch auf Drehautomaten erfolgen.

Claims

1. Gelenklager mit einem sphärischen Innenkörper, der in einem ringförmigen Außenkörper dreh- und schwenkbar angeordnet ist und mit einem Lagerbett aus Gleitmaterial zwischen Innen- und Außenkörper dadurch gekennzeichnet, daß der Außenkörper (1, 1′) lediglich aus zwei fest miteinan der verbundenen Teilen (3, 4; 3′, 4′) besteht, die beide topf förmig sind oder von denen das eine Teil topfförmig und das andere Teil plattenförmig ist und daß die Stirnwände (5, 6; 5′, 6′) des so gebildeten Außenkörpers mit kreisförmigen Öffnungen (7, 8) versehen sind, deren Ränder entsprechend der sphärischen Krümmung des Innenkörpers (2) geformt sind und als Zentrierfläche für denselben dienen.

2. Gelenklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenkörper (1) aus zwei ineinandergesteckten, tiefgezogenen Blechtöpfen besteht, deren Böden (5, 6) mit den kreisförmigen Öffnungen (7, 8) versehen sind.

3. Gelenklager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechtöpfe (3, 4) durch Einpressen des inneren Topfes (4) in den äußeren Topf (3) miteinander verbunden sind.

4. Gelenklager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechtöpfe (3, 4) durch Schweißung an einigen Stellen (10) ihres Umfanges miteinander verbunden sind.

5. Gelenklager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechtöpfe (3, 4) durch Umbördeln des Randes (11) des äußeren Topfes (3) über den Rand des Bodens (6) des inneren Topfes (4) miteinander verbunden sind.

6. Gelenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß das Lagerbett (9) in an sich bekannter Weise aus Kunststoff besteht.

7. Gelenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß das Lagerbett (21) aus einer an den Innen körper (2) angeformten und durch Vorspannung angelegten, wartungsfreien Einlage besteht, die mit Kunststoff (9) hinter füllt ist.

8. Gelenklager nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der Umfangswand (12) und/oder die innere Bodenfläche des inneren Blechtopfes (4) mit Erhebungen (13, 16) oder Vertiefungen (17, 18, 19) zur Verdrehsicherung der Kunststoff-Füllung (9) versehen ist.

9. Gelenklager nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangswand (15) und/oder der Boden des inneren Blech topfes (4) mit Aussparungen (20) zur Verdrehsicherung der Kunststoff-Füllung versehen ist.

10. Verfahren zur vollautomatisierten Herstellung eines Gelenk lagers nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Ausstanzen von Ronden mit zentraler Öffnung für den Innentopf und den Außentopf aus einem Stahlband.
b) verformen der Ronden im Tiefziehverfahren zu Innen- und Außentöpfen unter gleichzeitiger sphärischer Formung der Ränder der Öffnungen.
c) Einlegen des Innenkörpers in den Außentopf
d) Einschieben des Innentopfes in den Außentopf
e) Verbinden des Innentopfes mit dem Außentopf z.B. durch Punktschweißung
f) Einspritzen von Kunststoff in den Zwischenraum zwischen dem Innenkörper und der inneren Umfangsfläche des Innen topfes, und
g) Kalibrieren des Außendurchmessers des Außentopfes auf Paßmaß.