DE1575362A1 - Lager und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents

Description

• Lager und Verfahren zur Herstellung desselben Die Erfindung betrifft ein Iager und ein Verfahren zur Herstellung desselben. Insbesondere betrifft die Erfindung ein verbessertes Zager der. Art, bei dem Polytetrafluoräthylengewebe als die reibungsmindernde Fläche verwendet wird.
• In den vergangenen Jahren sind fettlose Hochleistungslager hergestellt Worden, bei denen als reibungsmindernde Fläche ein zusammengesetztes Zweilagen-Stoffgewebe verwendet wurde, wobei Polytetrafluoräthylenfäden die-äußere oder freiliegende Lage bildeten und leicht bindbare Fäden wie Baumwolle, Faserglas oder "Nylon" (eingetragenes Warenzeichen) für die untere Lage eingesetzt wurden. Ein solches Gewebe kann: mit einem Harzstützteil oder mit einer Harzbindeschicht mit einem Metallstützteil verbunden sein, so daß das reibungsmindernde Gewebe aus "Teflon" (eingetragenes Warenzeichen = Polytetrafluoräthylen) fest in seiner Lage innerhalb des Lagers gehalten wird, um als die selbstschmierende Fläche-zu dienen, die in gleitender Anlage an dem anderen beweglichen Teil des Lagers liegt: Diese bekannte Konstruktion hat breite Anwendung bei den verschiedensten Lagertypen gefunden, unter anderem bei Gelenklagern, Gleitlagern und Gleitbuchsen, Zapfenlagern und dergleichen mehr. Für Fälle, bei j denen eine optimale Dauerfelstigkeit gefordert wird, insbesondere bei hohen Betriebstemperaturen, ist es üblich, Faserglas für die Fäden der unteren Lage des zusammengesetzten Gewebes zu verwenden. Bei hagern, die insbesondere im Kraftfahrzeugwesen und ähnliehen Bereichen eingesetzt werden, wo der.Preis ein entscheidender Faktor ist, ist die unters Lage des zusammengesetzten Gewebes aus Baumwolle od. dgl. gebildet, das eine geringere Wärmefestigkeit aufweist, aber auch preiswerter ist. In beiden Fällen allerdings werden die bindbaren Fäden der unteren Lage, seien sie aus Baumwolle, Faserglas oder aus einem anderen Stoff, wenn die Oberfläche des Gewebes nach längerer Laufzeit Einem Verschleiß über die obere oder freiliegende Iage unterliegt, A freigelegt und verursachen eine erhöhte Reibung und mitunter einen durch die Reibung entwickelten Wtrmeaufbau, der zu einem noch schnelleren- Verschleiß führt.
• Die Erfindung- sieht- demgemäß ein Lagerelement vor, dah als reibungsmindernde-Fläche ein Mehrlägengewebe aufweist, bei der alle Zagen aus "Teflon"-Fäden -gebildet sind, . mindestens die obere-Fläche-der oberen Lage freiliegt und die untere Lage oder Tagen vollständig-in einem Phenolharz oder einer ähnlichen Grundsubstanz -eingebettet sind, das bzw. die dazu dient, das Gewebe mit, einem- Metall, einem harten Harz oder einem ähnlichen Stützteil zu verbinden. Weil die. untere Lage oder Tragen des@--Mehrlagen-"Teflon"-Gewebes. vollkommen in dem Harz eingebettet und-- festgehalt-eri -sind, wird das Gewebe-in fester Lage innerhalb des Lagers gehalten, auch-wenn eine nur geringe odergar keine echte Bindung des Harzes mit den "Teflon"-Fäden erfolgt. Bei bestimmten Iageraufgaben kann es vorteilhaft sein, die "Teflon"-Fäden der oberen oder freiliegenden Lage des Gewebes einzubetten oder mindestens teilweise einzubetten. Das ist allerdings zur Erzielung einer guten Befestigung des Gewebes nicht wichtig, weil in@allenFällen die untere-Lage oder unteren Lagen vollkommen eingebettet sind. Daraus geht hervor, daß auch bei einem ausreichend großen Lagerverschleiß, der zur Folge hat, daß die obere Lage des Gewebes verschlissen wird, keine nennenswerte oder überhaupt -keine Erhöhung in den-Reibungscharakteristiken erfolgt, da die untere-Läge oder Tagen, -die aus "Teflon" hergestellt sind, weiterhin f-ir eine .gute Schmierung der Lagerfläche sorgen. Die Erfindung ist im Nachfolgenden anhand einiger Ausführungsbeispiele-'unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher -erläutert. In der- Zeichnung sind: -Fig. 1 ein vergrößerter Schnitt durch das Mehrlagen,-"Teflon"-Gewebe, das die reibungsmindernde Fläche der 'erfindungsgemäßeh Zager Bildei: z Fig.. 2 -ein Schnitt durch ein Gelenklager, das die Erfindung beinhaltet.
• Fig.3 eine Einzelheit des Gelenklagers der Fig: 2 im vergrößerten Maßstab.
• Fig. 4 -eine Perspektivdarstellu.g einer zylindrischen Gleitlagerbuchse in erfindungsgemäßer Ausbildung-. Fig. 5 ein Schni tt' a1 s Einzelheit durch das in Fig : 4 gezeigte Lagerteil im vergrößerten Maßstab.
• In Fig. fi ist das Gewebe'gezeigt@ das nach der Zehre der Erfindung angewendet wird.@Es besteht aus zwei Tagen, der oberen und der-unteren, die jeweils ganz aus "Teflon"-Fäden bestehen, wobei unter dem Begriff "Fäd:en" in diesem Rahmen allgemein-Fäden, Garne--oder-Stränge verstanden werden, die aus einem: Teil oder- aus mehreren miteinander verdrahten Teilen bestehen können. Die obere Lage ist aus längs- und Kettfäden 2 bzw. 4 aus "Teflon" gewebt und ebenso besteht die untere Lage aus "Teflon'"-Ijängsfäden 6 und Bettfäden 8: .Kreuzfäden 10 verbinden die beiden lagen miteinander. Selbstverständlich können gegebenenfalls die beiden Ingen auch miteinander verbunden werden, indem als Querfäden einige der Kettfäden der jeweiligen Zaget verwendet werden, wobei erfindungsgemäß nur wichtig ist, daß zwei oder mehr (Lagen, jeweils aus "Teflon"-Fäden, vorgesehen sind, die mit "Teflon"-Fäden miteinander verriegelt sind. In den. Figuren 2 und 3 ist ein Gelenklager dargestellt, das erfindungsgemäß ausgebildet ist. Das Ieger umfa ßt eine Stange 12 mit einer zirkularen Öffnung 14, in der mittels Borde 18 und 20

  ein Metallring 16 befestigt ist. An der konkaiden sphärischen

  Innenfläche des Ringes ist ein Schicht 22 aus gehärtetem Phenolformaldehydharz gebunden, und in dieser Harzschicht ist in der . freiliegenden Fläche eine Schicht des aus zwei Zagen bestehenden Stoffes eingebettet, wie das in Fig. 1-gezeigt ist. Gemäß der Darstellung in Fig. 3 ist das Gewebe in der,Harzschicht in einem s=olchen Maß eingebettet, daß die Fäden 2 und 4 der unteren Gewebelage im wesentlichen ganz eingebettet oder von dem Harz umschlossen und damit in dem Harz festgehalten sind, wobei-mndestens Teile der oberen Fläche der Fäden. 6 und 8 -in, der oberen Lage an der Fläche des Harzes oder oberhalb dieser Fläche freiliegen. Aufgrund er im wesentlichen. vollständigen Einschließung der unteren Lage in dem Harz und der mechanischen Verriegelung der unteren 1 age mit der oberen Lage, die die Folge der Verbindung mit den "Teflon "-Querfäden 10 ist, ist das I.2ehrlagen-" 'eflon "-Genrebe fest und starr mit dem Fing 16 verbunden, auch wenn zwischen dem Phenolformaldeh;Tdharz und dem "Teflon" eine schlechte Bindung oder Haftung vorhanden ist. Die freiliegende obere Fläche der oberen Lage befindet sich in enger, gleitender Anlage an einem sphärischen Lagerelement 24. Dabei kann e s sich oft als zweckmäßig erweisen, in der oberen oder Gleitflächenlaöe des Gewebes ein engeres Webmuster als in der unteren I@;ge vorzusehen. Bei einer solchen Konstruktion kann das enge Nebmuster der oberen Lage dazu dienen, ein übermäßiges Idegfließen des Harzes in Pichtung auf die Lagergleitfläche zu verhindern, und gleichzeitig wird gewährleistet, daß ein größerer Teil des Gesamtanteils von "Teflon" in dem Gewebe sich dort befindet, wo es für die Reibungsminderung benötigt wird, nämlich an der Gleitfläche. Gleichzeitig gestattet das relativ lockere Webmuster der hinteren Lage eine bessere Harzdurchdringung in die sich dabei ergebenden relativ großen Zwischenräume der hinteren Lage. Das sorgt f@r eine erhöhte Gewähr dafür, daß das Gewebe fest in der Harzschicht gehalten wird. Wenn eine hohe Schmierfähigkeit nicht entscheidend ist, erweist es sich als zweckmäßig, ein relativ lockeres Webmuster sowohl für die untere alsauch für die obere Lage dergestalt vorzusehen, daß ein erhöhtes Maß an Harzdurchdringung zur Gleitfläche hin vorgesehen ist Weitere Einzelheiten der Konstruktion des in den Figuren 2 und 3 .gezeigten Lagers gehen aus der nachfolgenden Beschreibung der Verfahren für dessen Herstellung hervor. Ein Stück "Zweilagen-"Teflon"-Gewebe wie das in Fig. 1 gezeigte -wird zunächst an* einer Seite mit einer :Schicht-flüssigen Phenolformaldehydharzes beschichtet, d.h. einem A-Zustand-Phenolformaldehyd, das -in einer Irösung, 'z.B.: Methanol, aufgelöst oder dispergiert ist.' Das Mäß' der Durchdringung des flüssigen Phenolformaldehyds *durch das- Zweilagengewebe kann durch die Viskosität der Flüssigkeit und durch das-Maß und die Art der Auftragung auf die Oberfläche des- Gewebes bestimmt und kontrolliert werden, d.h. die Viskosität und «die' Art der Auftragung sowie die 'aufgetragene Menge können so vorgesehen sein, daß das Flüssigharz mindestens die Gewebelage durchdringt,"auf die es aufgetragen wird, nicht jedoch ganz durch de andere Inge durchdringt. Eine Lösung oder Dispersibn mit 60 bis 70 % 'Feststoff@.-"eil des Phenolformaldehyds in dem Methanol oder einer ähnlichen Lösung, das auf die Oberfläche*-des* Gewebes aufgerollt oder aufgesprüht wird, liefert zufriedenstellende'-Ergebnisse. Gegebenenfalls können kurze Asbest-. fasern 'oder aridere feinzerteilte verfestigende Additive dem flüssigen-'Phenolformaldehyd beigegeben werden, um die Viskosität zu erhöhen-und eine Harzbindeschicht zu liefern, die eine größere Schlagfestigkeit sowie weitere bessere physikalische Eigenschaften aufweist.Gegebenenfalls kann das Gewebe auch mit einer Seite eng. auf absorbierendes Saugmaterial aufgelegt und die Beschichtung dann auf die andere Seite aufgetragen werden, so daß durch das Gewebe durchsickerndes Harz von dem saugenden Material aufgesaugt -wird. Das -Saugmaterial - kann, dann von- dem "Teflon "-Gewebe getrennt werden, um eine Fläche-zurückzulassen, an der die-"Teflon"- Fäden freiliegen. Nachdem die aus flüssigem Harz bestehende Schicht auf das Gewebe aufgetragen ist, läßt man die Schicht trocknen und $ie wird auf eine ausreichende Temperatur erhitzt, um das Harz in den B-Zustand zu bringen. Das Gewebe kann dann in die gewünschte Größe geschnitten werden,-um dessen Auflegen auf die betreffende Lagerfläche zu ermöglichen, in diesem Fall der des Ringteils 16. Die Innenseite des Ringes 16 kann z.B. durch Sprühen oder ' Aufpinseln mit einer dünnen Schicht der gleichen Harzzusammenbeschichtet sein, die dazu verwendet worden ist, das , setzung Gewebe zu beschichten. Danach kann das beschichtete Gewebe auf die beschichtete Innenfläche des Ringes gelegt werden. Der Ring wird dann um das Lagerelement 24 ,herumgelegt und radial einwärts so verformt, daß der Ring eine sphärische Form erlangt, die der des Elements 24 entspricht, wobei das Harz und die Gewebelage, zwischen den beiden Teilen eingequetscht sind. Dann erfolgt eine Wärmeeinwirkung. Diese Wäre-Lm und der aufgrund der Formgebung entstandene Druck bewirken, daß die freiliegende, reibungsmindernde Fläche des "Teflon"-Gewebes genau der-sphärischen Fläche des Elementes 24 entspricht und daß die Phenolharzschichten auf dem Ring und auf dem Gewebe ineinanderfließen und sich miteinarider verbinden und in den C-Zustand aushärten. Danach kann der Ring mit dem montierten Iagerelement 24 an ihren Außenflächen nach Bedarf geformt werden, z.B. durch Drehen in die .dargestellte zylindrische Form. Anschließend kann er in die Öffnung 14. eingesetzt werden. Zum. Fertigstellen der Einheit können die Borde 18 und 20 gegen den Ring geprägt werden, wie- das dargestellt . ist. . .
• -Während der Druckausübung beim radialen Zusammendrücken des Ringes 16 um das sphärische Lagerelement 24 kann die Harzschicht natürlich weiter durch die obere Lage des Gewebes durchgedrückt werden; da allerdings zu diesem Zeitpunkt die obere Fläche. des Gewebes bereits in bündiger .Anlage an das Lagerelement 24 gedrückt ist, dringt das-Harz nicht ausreichend durch, um die: Oberfläche des Gewebes zu bedecken.
• In Fig. 4 ist ein zylindrischeslagerelement oder eine Lagerbuchse gezeigt, die: erfindungsgemäß ausgebildet ist..Dabei besteht das Stützteil 26 für das Mehrlagengewebe 28,nicht'aus. Metall wie in dem in Fg. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel, sondern aus Phenolharz. Zur Herstellung eines solchen Lagers kann das Mehrla-gen-"Teflon."-Gewebe 28 rückseitig in der zuvor beschriebenen Weise mit B-Zustand-Phenolbarz beschichtet werden und anschließend um einen zylindrischen Dorn gewickelt werden Danach wird das Phenolstützteil 26 im Spritzguß- oder-Formpressverfahren gegen und um die Phenolharzschicht am Gewebe geformt und'anschließend das Harz auf seinen C-Zustand ausgehärtet, um das mager in der dargestellten Weise fertigzustellen. Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, liegt die obere Lage 30 des ""Teflon"-Gewebes in diesem Ausführungsbeispiel im wesentlichen vollkommen frei oberhalb des Harzes: Während Phenolharz als Gruaidmasse zum Einbetten und Umschließen des Gewebes gemäß der Beschreibung bevorzugt wird, versteht e:s sich, daß andere hartbare Harze oder Werkstoffe nach Bedarf verwendet werden können. Als Grundmasse und/oder f;7r das Stütz= material kann Gummi verwendet werden, wenn eine-Elastizität gewUnächt .;wird. Bei einer. solchen elastischen ILonstruktion wird es sich im allgemeinen als zweckmäßig erweisen, ein Zwei-oder Mehrlagen-Gewebe mit auseinanderzi.ehbarer .ebart zu verwenden, z.B. ein gestricktes-Gewebe, das sich mit dem Gummi ausdehnen und zusammenziehen kann. Auch wenn "Teflon" bei weitem der bevorzugte Jerkstoff f-# die Fäden des Zweilagengewebes ist, versteht es sich, daß die Erfindung überall dort ist, wo als Iagerfläche ein organischer polymerer Wirkstoff verwendet werden soll, der in Fäden geformt werden kann:, eine ausgezeichnete Eigenschni.erfähigkeit aufweist und sich auch sonst gut fiix liagerzwecke eignet, abgesehen von Schwierigkeiten der Haftung und des Festhaltens des Werkstoffes an der Lagerfläche unter Belastung. Die Erfindung kann deshalb z.B. auch Verwendung fänden, wenn die Lagerfläche von Polychlortrifluoräthylen oder den Polyalkylenen hoher-Dichte, z.B. Polyäthylen oder Polypropylen, gebildet werden soll, wobei solche thermoplastischen Polymere in Fadenform strangpressbar sind.und sich zum Verweben in Mehrlagengewebe entaprehhend der erfindungsgemäßen Ichre eignen. Diese Polymere haben eine ausgezeichnete Eigenschmierfähigkeit, umgute Ergebnisse für viele Zageraufgaben zu liefern und die Polyalkylene haben den weiteren Vorteil, preiswert zu sein.

Claims (4)

1. Patentansprüche 1. iagerelement mit einer Fläche, die in gleitender Anlage an ein-anderes Element bringbar ist, . g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h ein Gewebe mit mindestens zwei miteinander verketteten lagen, die jeweils aus Fäden aus einem organischen polymeren Werkstoff mit guten selbstschmierenden Eigenschaften gebildet sind, wobei mindestens Teile der FUden einer der lagen freilegen und mindestens einen Teil der Lagerfläche bilden und die Fäden der anderen Lage, in einer gehärteten Grundsubstanz eingebettet sind..
2. 2. Lagerelement nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e . n nz- e i c h n e t , da13 die eine Lage im @@:esent ichen vollständig oberhalb der Grundsubstanz freiliegt.
3. 3. Lagerelement nach Anspruch 1,' d a d u r c h g e k e n n-' z e i c h n e t , daß die eine Lage in der Grundsubstanz eingebettet ist und nur die Oberflächen der Fäden dieser Lage an der Lagerfläche freiliegen.
4. 4. Lager element nach Anspruch 1, d a d u r c h g ` e k e , n nz e i c h -n e: t , daß die freiliegende Zage in einem relativ engmaschigen Webmuster gewebt ist und die andere Inge in :einer relativ großen Webart gewebt ist. 5. Lagerelement nach Anspruch 1 - ¢, d a d u r c h g e -kennzeichnet , daß die Fäden -der Zagen aus Polytetrafluoräthylen hergestellt sind. 6. Lagerelement nach Anspruch 1-- 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Gewebe an einem Stützteil abgestützt ist, von dem mindestens ein Teil aus einem gehärteten Harz besteht. -7. verfahren zur Herstellung eines Lagers nach Anspruch 1 - 6, d- a d u r c h g e k e n n z e i cy h n e t , daß an ein Stützteil eine Schicht aus einem härtbaren Harz gebunden wird und von einem Gewebe, bei dem mindestens zwei Lagen miteinander verkettet sind, die jeweils aus Fäden aus einem organischen polymeren Wirkstoff mit guter Eigenschmierfähigkei-t bestehen, mindestens eine der Iagen des Gewebes im wesentlichen vollkommen in dem härtbaren Harzeingebettet wird. B. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g-e k e n n -z e i c h n e -t , daß eine Schicht härtbaren Harzes auf eine Seite des Gewebes- aufgetragen wird, das aus mindestens zwei miteinander verketteten Lagen aus Tetrafluoräthylen.beste hender Fäden hergestellt wird, mindestens eine der Zagen des Gewebes im wesentlichen vollkommen in' dem härtbaren Harz eingebettet wird und dann die aus dem h@:rubaren Harz bestehende Schicht mit dem St--';_tzteil verbunden wird. 9. Verfahren nach Anspruch 7 und 8, d a d u r c h g:e k e n n z e ,i c h@n e t , daß nach im wesentlichen vollkommenem Einbetten mindestens einer der Iagen des Gewebes in dem härtbaren Harz um die härtbare Harzschicht härtbarer Harz: zur Herstellung eines mit der Schicht verbundenen Stützteiles angeformt wird: