DE10206724A1 - Verfahren zum Herstellen von Gleitlagern - Google Patents

Abstract

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen von Gleitlagern bereitgestellt, in denen eine Gleitführungsfläche unter Verwendung eines Harzeinsatzes ausgebildet wird, mit den Schritten: Fixieren eines thermisch aushärtenden Harzes, das dazu vorgesehen ist, den Harzeinsatz zu bilden, auf der gesamten oder auf einem Teil einer Gleitführungsfläche eines ersten Elements durch einen Spritzgießvorgang, wobei das erste Element als Kern verwendet wird, anschließendes Gießen eines zweiten Elements, das eine Gleitführungsfläche des ersten Elements bedeckt, durch einen Metallgießvorgang, wobei das erste Element mit dem darauf fixierten Harzeinsatz als Kern stabil in einer Metallform angeordnet ist, und thermisches Aushärten des Harzeinsatzes durch die Wärme, die während des Gießvorgangs für das zweite Element auf die Gleitführungsfläche des ersten Elements einwirkt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Gleitlagers, wobei ein erstes Element und ein zweites Element relativ zueinander beweglich kombiniert sind, z. B. ein Kugelgelenk, in dem ein Kugelabschnitt und ein Halter dreh- oder schwenkbar miteinander verbunden sind, und eine Linearführungs- oder -antriebsvorrichtung, in der eine Führungswelle und ein Gleitelement gleitend miteinander kombiniert sind, und insbesondere ein Verfahren zum Herstel­ len eines Gleitlagers, in dem ein Harzeinsatz zwischen dem ersten und dem zweiten Element angeordnet ist.

In der JP-B-42569/1976 ist ein Kugelgelenk beschrieben, in dem eine innere Lauffläche und eine äußere Lauf fläche über einen Harzeinsatz dreh- oder schwenkbar miteinander kom­ biniert sind. D. h., dieses Kugelgelenk weist eine innere Lauffläche mit einer konvexen Oberfläche als Gleitführungs­ fläche, einen die konvexe Oberfläche der inneren Lauffläche bedeckenden Harzeinsatz mit einem niedrigen Reibungskoeffi­ zienten und eine die konvexe Oberfläche der inneren Laufflä­ che über diesem Harzeinsatz bedeckende äußere Lauffläche auf. Weil der Harzeinsatz und die innere Lauffläche, die miteinander fixiert sind, mit der äußeren Lauffläche in Gleitkontakt stehen, sind die innere und die äußere Laufflä­ che dreh- oder schwenkbar miteinander kombiniert.

In diesem Kugelgelenk wird die äußere Lauffläche durch Druckgießen hergestellt, wobei die innere Lauffläche als Kern verwendet wird, wodurch die innere Lauffläche in einem Innenabschnitt der äußeren Lauffläche eingeschlossen wird. D. h., ein im voraus zylinderförmig ausgebildeter Harzeinsatz wird auf die konvexe Oberfläche einer ringförmigen Laufflä­ chenelements aufgebracht, und das erhaltene Produkt wird an­ schließend als Kern in einer Metallform verwendet, woraufhin ein geschmolzenes Metall, z. B. eine Zinklegierung, eine Alu­ miniumlegierung oder ein ähnliches Material, unter Druck in einen Hohlraum der Metallform eingefüllt wird, wobei der Kern in diesem Zustand gehalten wird, um die äußere Laufflä­ che zu gießen. Dadurch wird eine äußere Lauffläche gegossen, in der eine innere Lauffläche gehalten wird, und diese inne­ re Lauffläche wird bezüglich eines Innenabschnitts der äuße­ ren Lauffläche in einem unlösbaren eingeschlossenen Zustand gehalten. Der auf der inneren Lauffläche aufgebrachte Harz­ einsatz steht aufgrund des Gießdrucks mit der konvexen Ober­ fläche der inneren Lauffläche in engem Kontakt, so daß zwi­ schen der inneren Lauffläche und dem Harzeinsatz kein Zwi­ schenraum vorhanden ist. Andererseits ist der Harzeinsatz mit der äußeren Lauffläche vereinigt, so daß nur die innere Lauffläche mit dem Harzeinsatz ohne Zwischenraum dazwischen in Gleitkontakt kommen kann. Dadurch wird im in der vorste­ hend erwähnten Patentveröffentlichung beschriebenen Kugelge­ lenk eine praktisch ratterfreie Dreh- oder Schwenkbewegung der inneren Lauffläche bezüglich der äußeren Lauffläche er­ halten.

Um solche Kugelgelenke in großen Mengen herzustellen und die Produktionskosten zu senken, ist es bevorzugt, an­ statt einen zylinderförmig geformten Harzeinsatz auf einer konvexen Oberfläche einer inneren Lauffläche auszubilden, einen zylinderförmigen Harzeinsatz durch Spritzgießen direkt auf einer Kugeloberfläche einer inneren Lauffläche zu gie­ ßen, wobei die innere Lauffläche als Kern verwendet wird. D. h., gemäß einem bevorzugten Verfahren zum Herstellen eines Kugelgelenks wird zunächst ein Harzeinsatz durch Spritzgie­ ßen direkt auf der konvexen Oberfläche einer inneren Lauf­ fläche ausgebildet, wobei die innere Lauffläche als Kern verwendet wird, und diese mit einem Harzeinsatz beschichtete innere Lauffläche wird anschließend als Kern in einer Me­ tallform angeordnet, um eine äußere Lauffläche zu gießen, wie vorstehend beschrieben wurde. Gemäß diesem Verfahren kommt der Harzeinsatz in einer Phase in engen Kontakt mit der konvexen Oberfläche der inneren Lauffläche, in der seine Formgebung abgeschlossen ist, so daß ein Zwischenraum zwi­ schen dem Harzeinsatz und der inneren Lauffläche schneller eliminiert werden kann.

Wenn die vorstehend erwähnte innere Lauffläche mit ei­ ner hohen Geschwindigkeit wiederholt Schwenkbewegungen be­ züglich der äußeren Lauffläche ausführt, wird die Temperatur des Harzeinsatzes aufgrund der Reibung zwischen dem Harzein­ satz und der inneren Lauffläche hoch. Daher sollte ein sol­ cher Harzeinsatz vorzugsweise unter Verwendung eines ther­ misch aushärtenden Harzes ausgebildet werden, um zu verhin­ dern, daß der Harzeinsatz erweicht, wenn die Temperatur hoch ist.

Wenn ein Harzeinsatz jedoch unter Verwendung eines thermisch aushärtenden Harzes spritzgegossen wird, muß der gerade spritzgegossene Harzeinsatz für eine vorgegebene Zeitdauer bei einer Temperatur gehalten werden, die einen vorgegebenen Temperaturwert nicht unterschreiten darf, um die Umwandlung des thermisch aushärtenden Harzes in eine dreidimensionale makromolekulare Verbindung zu unterstützen. Beispielsweise müssen, um einen Harzeinsatz aus Phenolharz mit einer Dicke von etwa 0,8 mm spritzzugießen, eine innere Lauffläche und der Harzeinsatz, auch nachdem der Spritzgieß­ vorgang abgeschlossen ist, für etwa 10 bis 20 Sekunden in einer Metallform gehalten werden, in der eine Temperatur von 170 bis 200°C vorherrscht. Andernfalls ist es nicht möglich, das Phenolharz, das in einen Harzeinsatz umgeformt wurde, vollständig zu polymerisieren und auszuhärten. Wenn ein thermisch aushärtendes Harz als Material für einen Harzein­ satz verwendet wird, muß aufgrund einer Polymerisationsreak­ tion eine der Haltezeit entsprechende übermäßige Fertigungs­ zeit bereitgestellt werden, wodurch die Erhöhung der Produk­ tivität und die Senkung der Produktionskosten wesentlich be­ hindert werden.

Solche Probleme treten nicht nur spezifisch bei einem Kugelgelenk auf, sondern bei allen Gleitlagertypen, bei de­ nen ein Harzeinsatz verwendet wird, um die gesamte oder ei­ nen Teil der Gleitführungsfläche zu bilden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorste­ hend erwähnten Probleme zu lösen und ein Verfahren zum Her­ stellen eines Gleitlagers bereitzustellen, bei dem eine Gleitführungsfläche unter Verwendung eines Harzeinsatzes ge­ bildet wird, der mit hoher Effizienz ohne Zeitverlust herge­ stellt werden kann, auch wenn der Harzeinsatz durch Spritz­ gießen eines thermisch aushärtenden Harzes hergestellt wird, so daß auch die Produktionskosten gesenkt werden können.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Gleitlagers mit einem ersten Element, das eine Gleitführungsfläche aufweist, einem zweiten Element, das eine mit der Gleitführungsfläche des ersten Elements in Gleitkontakt stehende Gleitführungsfläche aufweist und be­ züglich des ersten Elements beweglich ist, und einem Harz­ einsatz bereitgestellt, der mindestens auf einem Teil der Gleitführungsfläche des zweiten Elements ausgebildet ist und mit der Gleitführungsfläche des ersten Elements in Gleitkon­ takt steht, wobei das Verfahren aufweist: einen ersten Schritt zum Ausbilden einer Gleitführungsfläche auf dem ers­ ten Element, einen zweiten Schritt zum Fixieren eines ther­ misch aushärtenden Harzes, das dafür vorgesehen ist, den Harzeinsatz zu bilden, durch Spritzgießen unter Verwendung einer Metallform, in die das erste Element als Kern einge­ setzt wird, auf dem gesamten Bereich oder auf einem Teil der Gleitführungsfläche des ersten Elements und Bedecken der Gleitführungsfläche des ersten Elements mit dem gleichen Harz durch einen Gießvorgang unter Verwendung einer Metall­ form, einen dritten Schritt zum thermischen Aushärten des Harzeinsatzes durch Wärme, die auf die Gleitführungsfläche des ersten Elements einwirkt, wenn das zweite Element gegos­ sen wird, und einen vierten Schritt zum Ausbilden eines sehr kleinen Zwischenraums zwischen den Gleitführungsflächen des ersten Elements und des zweiten Elements durch Ausüben einer äußeren Kraft auf das erste Element oder das zweite Element, um eine relative Bewegung des zweiten Elements bezüglich des ersten Elements zu veranlassen.

Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird das ther­ misch aushärtende Harz, das dafür vorgesehen ist, den Harz­ einsatz zu bilden, unmittelbar nach Abschluß des Spritzgieß­ vorgangs für den Harzeinsatz keinem unabhängigen thermischen Aushärtungsprozeß, sondern einem thermischen Aushärtungspro­ zeß unterzogen, indem die während des Gießens des zweiten Elements in einer Metallform erzeugte Gießwärme ausgenutzt wird. Daher finden der Gießvorgang für den Harzeinsatzes in der Metallform und der thermische Aushärtungsprozeß für den Harzeinsatz gleichzeitig bzw. in der gleichen Zeitspanne statt. Dadurch kann die Fertigungszeit im Vergleich zu einem Verfahren, in dem die Zeit für die thermische Aushärtung des Harzeinsatzes zwischen dem Schritt zum Spritzgießen des Harzeinsatzes und dem Schritt zum Gießen des zweiten Ele­ ments in der Metallform bereitgestellt wird, verkürzt wer­ den.

Fig. 1 zeigt eine Querschnittansicht zum Darstellen ei­ ner ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfah­ rens, wobei das Verfahren auf ein Kugelgelenk angewendet wird;

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht zum Darstellen des ge­ mäß der ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ver­ fahrens hergestellten Kugelgelenks;

Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht zum Darstellen des Zu­ stands eines an einem Kugelabschnitt fixierten Harzeinsatzes in der ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ver­ fahrens zum Herstellen eines Kugelgelenks;

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht zum Darstellen des Zu­ stands des am Kugelabschnitt fixierten Harzeinsatzes in der ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Kugelgelenks;

Fig. 5 zeigt eine Querschnittansicht zum Darstellen des Zustands zum Gießen eines Halters, wobei der Kugelabschnitt als Kern verwendet wird, in der ersten Ausführungsform ei­ nes erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Kugel­ gelenks;

Fig. 6 eine Querschnittansicht zum Darstellen eines Gießhalters in der ersten Ausführungsform eines erfindungs­ gemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Kugelgelenks;

Fig. 7 eine Querschnittansicht zum Darstellen des Zu­ stands zum Anschweißen eines Schafts an den im Halter gehal­ tenen Kugelabschnitt in der ersten Ausführungsform eines er­ findungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Kugelge­ lenks;

Fig. 8 eine Querschnittansicht zum Darstellen einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Gewindetriebvorrichtung;

Fig. 9 eine Vorderansicht zum Darstellen der gemäß der zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Gewindetriebvorrichtung;

Fig. 10 eine Vorderansicht zum Darstellen des Zustands eines an einer Gewindewelle fixierten Harzeinsatzes in einer gemäß der zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Gewindetriebvorrichtung; und

Fig. 11 eine Querschnittansicht des Zustands zum Gießen einer Führungs- oder Gleitmutter, wobei die Gewindewelle als Kern verwendet wird, in der zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen der Gewinde­ triebvorrichtung gemäß.

Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von Gleitlagern unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Erste Ausführungsform

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein durch das erfindungsge­ mäße Verfahren hergestelltes Kugelgelenk. Dieses Kugelgelenk weist als ein erstes Element einen Kugelschaft 1 mit einem Kugelabschnitt an einem Endabschnitt davon und als ein zwei­ tes Element einen Halter 2 mit einem Kugelaufnahmeabschnitt 20 zum Halten des Kugelabschnitts 10 des Kugelschafts 1 auf. Eine konvexe Oberfläche des Kugelabschnitts und eine konkave Oberfläche des Kugelaufnahmeabschnitts stehen miteinander in Gleitkontakt, und der Kugelschaft 1 und der Halter 12 sind dadurch schwenk- oder drehbar miteinander verbunden.

Der Kugelschaft 1 wird durch Anschweißen eines stangen­ förmigen Schafts 11 an eine Stahlkugel mit einer hohe Sphä­ rizität gebildet, die dafür vorgesehen ist, den Kugelab­ schnitt 10 zu bilden, und ein hexagonaler Sitz 12, an dem eine Halterung, z. B. ein Verbindungsstück oder ein ähnlichen Element, fixiert werden kann, ist an einem End- oder Fußab­ schnitt des Schafts 11 ausgebildet. Ein Außengewinde 13 ist auf einem freien Endabschnitt des Schafts 11 ausgebildet, und die Halterung kann zwischen einer Mutter und dem hexago­ nalen Sitz 12 fest gehalten werden, indem die Mutter mit diesem Außengewinde 13 in Eingriff gebracht wird.

Der Halter 2 weist den Kugelaufnahmeabschnitt 20 zum Halten des Kugelabschnitts 10 des Kugelschafts 1 und einen Fixier- oder Befestigungsabschnitt 21 zum Verbinden eines solchen Kugelaufnahmeabschnitts 20 mit einem Verbindungs­ stück auf, wobei der Kugelaufnahmeabschnitt 20 und der Be­ festigungs- oder Fixierabschnitt 21 durch Druckgießen einer Aluminiumlegierung oder einer Zinklegierung einstückig ge­ gossen werden. Der Kugelaufnahmeabschnitt 20 bedeckt im we­ sentlichen 2/3 der Oberfläche des Kugelabschnitts 10 des Ku­ gelschafts 1, so daß der Kugelabschnitt 10 sich nicht löst, und eine mit der Kugeloberfläche des Kugelabschnitts 10 im wesentlichen übereinstimmende konkave Gleitkontaktfläche 22 ist auf der Innenseite des Kugelaufnahmeabschnitts 20 ausge­ bildet. Aufgrund dieser Anordnung kann der Kugelschaft 1 be­ züglich des Halters 2 eine freie Schwenk- oder Drehbewegung um den Kugelabschnitt 10 als dessen Mitte ausführen. Der Halter 2 weist in einem dem Schaft 11 gegenüberliegenden Ab­ schnitt einen Ölvorratsbehälter 23 auf, und der Ölvorratsbe­ hälter 23 ist durch ein Abdeckelement 24 verschlossen. Der Befestigungs- oder Fixierabschnitt 21 weist ein Innengewinde 25 auf, so daß beispielsweise ein auf einem freien Endab­ schnitt einer Stange oder eines ähnlichen Elements, das ein Verbindungsstück bildet, ausgebildetes Außengewinde damit in Eingriff gebracht werden kann.

Zwischen einem Außenumfangsrand des Halters 2 und dem Schaft 11 des Kugelschafts 1 ist eine Manschettendichtung 3 angeordnet, die verhindert, daß Staub und Schmutz in einen Zwischenraum zwischen dem Kugelabschnitt 10 des Kugelschafts 1 und dem Kugelaufnahmeabschnitt 20 des Halters eindringen, und die Dichtung bildet eine Dichtungstasche 30 zum Aufneh­ men eines Schmiermittels, z. B. von Fett oder einem ähnlichen Material. Ein auf der Seite des Kugelschafts 1 angeordneter Endabschnitt 31 der Manschettendichtung 3 haftet aufgrund der Elastizität der Dichtung am Schaft 11 an, während ein auf der Seite des Halters 2 angeordneter Endabschnitt 32 der Manschettendichtung durch einen Klemmring auf einem Außenum­ fangsrand des Halters 2 gehalten wird, so daß die Manschet­ tendichtung sich auch während einer Schwenk- oder Drehbewe­ gung des Kugelschafts 1 nicht löst.

Wie vorstehend beschrieben, wird der Kugelaufnahmeab­ schnitt 20 des Halters 2 durch Gießen einer Aluminiumlegie­ rung oder einer Zinklegierung geformt, und die mit dem Ku­ gelabschnitt 10 des Kugelschafts 1 in Kontakt stehende Gleitkontaktfläche 22 wird ebenfalls aus einer solchen Le­ gierung hergestellt. Zwischen der Gleitkontaktfläche 22 des Kugelaufnahmeabschnitts und der Kugeloberfläche des Kugelab­ schnitts 10 ist ein sehr kleiner Zwischenraum (mit einer Breite von z. B. nicht mehr als 0,1 mm) ausgebildet, und ein Schmiermittel fließt von den auf beiden Seiten des Kugelauf­ nahmeabschnitts 20 bereitgestellten Dichtungstaschen in die­ sen Zwischenraum, um einen Ölfilm zwischen der Kugeloberflä­ che des Kugelabschnitts 10 und der Gleitkontaktfläche 22 des Kugelaufnahmeabschnitts 20 bereitzustellen. Dadurch wird er­ möglicht, daß in diesem Kugelgelenk der aus einer Stahlkugel hergestellte Kugelabschnitt 10 und der ebenfalls aus einem Metall hergestellte Kugelaufnahmeabschnitt 20 in einem öl­ filmgeschmierten Zustand miteinander in Gleitkontakt stehen und der Kugelschaft 1 eine leichtgängige und glatte Bewegung bezüglich des Halters 2 ausführt.

Obwohl die Gleitkontaktfläche 22 des Kugelaufnahmeab­ schnitts 20 und die Kugeloberfläche des Kugelabschnitts 10 im wesentlichen gleichmäßig miteinander in Kontakt stehen, ist es denkbar, daß bei einer spezifischen Anwendung des Ku­ gelgelenks eine hohe Belastung auf einen lokalen Abschnitt der Gleitkontaktfläche 22 ausgeübt wird. Ein ringförmiger Harzeinsatz 5 wird auf einem Teil einer solchen Gleitkon­ taktfläche 22 bereitgestellt, wenn vermutet werden kann, daß an dieser Gleitkontaktfläche 22 und am Kugelabschnitt 10 ho­ he Kontaktflächendrücke erzeugt werden, die veranlassen, daß der Ölfilm unterbrochen wird. Weil verhindert werden muß, daß der Harzeinsatz aufgrund der zwischen dem Kugelabschnitt und dem Kugelaufnahmeabschnitt erzeugten Reibungswärme er­ weicht, wird der Harzeinsatz 5 beispielsweise aus einem thermisch aushärtenden Harz hergestellt, z. B. aus einem Phe­ nolharz oder einem ähnlichen Harz, und auf einem lokalen Ab­ schnitt der Gleitkontaktfläche 22 bereitgestellt, von dem angenommen wird, daß dort leicht eine Unterbrechung des Öl­ films auftreten kann. Dadurch kann, auch wenn z. B. der Öl­ film zwischen dem Kugelabschnitt 10 und der Gleitkontaktflä­ che 22 in einem Abschnitt, in dem eine hohe lokale Belastung auftritt, zufällig unterbrochen wird, ein direkter Kontakt zwischen der Kugeloberfläche des Kugelabschnitts 10 und der Gleitkontaktfläche 22 des Kugelaufnahmeabschnitts 20, durch den diese Oberflächen beschädigt werden können, verhindert werden, und ein Worst-case-Fall, in dem der Kugelabschnitt 10 und der Kugelaufnahmeabschnitt 20 sich festfressen, kann ebenfalls vermieden werden.

Damit der Harzeinsatz 5 zum Zeitpunkt des Auftretens einer solchen Unterbrechung des Ölfilms seine Funktion er­ füllt, ist es bevorzugt, daß das Material, aus dem ein sol­ cher Harzeinsatz 5 geformt wird, eine hohe Abriebfestigkeit aufweist und selbstschmierend ist, so daß eine Bewegung des Kugelschafts 1 auch dann nicht verhindert wird, wenn zwi­ schen dem Harzeinsatz und dem Kugelabschnitt 10 ein Festkör­ perkontakt auftritt. Die Position, an der der Harzeinsatz 5 bezüglich des Kugelaufnahmeabschnitts 20 versenkt angeordnet ist, ist nicht auf die in dieser Ausführungsform vorgesehene Position beschränkt. Der Harzeinsatz kann entsprechend der Verteilung des Kontaktflächendrucks zwischen dem Kugelab­ schnitt 10 und der Gleitkontaktfläche 22 an einer optimalen Position angeordnet sein.

Nachstehend wird ein konkretes Verfahren zum Herstellen dieses Kugelgelenks beschrieben.

Der Halter 2 des Kugelgelenks wird in dieser Ausfüh­ rungsform durch Druckgießen hergestellt, wobei der Kugelab­ schnitt 10 des Kugelschafts als Kern in eine Metallform ein­ gesetzt wird. Daher muß, um den Harzeinsatz 5 im Kugelauf­ nahmeabschnitt 20 versenkt anzuordnen, der Harzeinsatz 5 zu­ nächst auf einer Stahlkugel fixiert werden, aus der der Ku­ gelabschnitt 10 gebildet werden soll. Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Vorderansicht bzw. eine Draufsicht zum Darstel­ len den Zustands, in dem der Harzeinsatz 5 an einer Stahlku­ gel fixiert ist. Dieser Harzeinsatz 5 wird in der Form eines Rings mit einem Innendurchmesser ausgebildet, der einem Au­ ßendurchmesser des Kugelabschnitts 10 angepaßt ist, und der­ art am Kugelabschnitt 10 fixiert, daß ein Abschnitt davon bedeckt ist, der einen maximalem Durchmesser aufweist. Der Harzeinsatz 5 weist an einer Außenumfangsfläche davon Vor­ sprünge 50 auf, die als Drehbewegungssperren dienen und ver­ hindern, daß der Harzeinsatz 5 sich bezüglich des Kugelauf­ nahmeabschnitts 20 dreht, wenn der Harzeinsatz 5 anschlie­ ßend während des Druckgießvorgangs im Kugelaufnahmeabschnitt 20 des Halters 2 versenkt angeordnet wird. Der Harzeinsatz 5 wird in einer Dicke von etwa 0,8 mm ausgebildet, wobei diese Dicke größer ist als die Breite des Zwischenraums (die nicht größer ist als 0,1 mm) zwischen dem Kugelaufnahmeabschnitt 20 und dem Kugelabschnitt 10.

Ein solcher Harzeinsatz 5 wird durch Spritzgießen eines Kunstharzes hergestellt, wobei der Kugelabschnitt 10 als Kern in einer Metallform angeordnet ist. D. h., der Spritz­ gießvorgang unter Verwendung des Kunstharzes wird ausge­ führt, während eine Stahlkugel, aus der der Kugelabschnitt 10 hergestellt werden soll, in einer Metallform eingesetzt ist, so daß der Formungsvorgang für den Harzeinsatz 5 und seine Fixierung auf dem Kugelabschnitt 10 in einem Schritt erfolgen. Wenn der Formungsprozeß für den Harzeinsatz 5 auf diese Weise ausgeführt wird, wird ein separater Arbeits­ schritt zum Fixieren des Harzeinsatzes am Kugelabschnitt 10 eliminiert, und eine Innenumfangsfläche des Harzeinsatzes S wird im wesentlichen übereinstimmend mit der Kugeloberfläche des Kugelabschnitts 10 ausgebildet. Außerdem kann ein sol­ cher Harzeinsatz 5 auf dem Kugelabschnitt 10 dicht und zu­ verlässig fixiert werden, während vermieden wird, daß der Kugelabschnitts 10 durch den Harzeinsatz 5 angepreßt wird.

Die Temperatur der Metallform beträgt während dieses Spritzgießvorgangs 170 bis 200°C, und die Temperatur des verwendeten Phenolharzes beträgt etwa 100°C. Ein geschmolze­ nes Harz wird in einen Hohlraum in der Metallform einge­ spritzt und anschließend in einem derartigen Maß ausgehär­ tet, daß das geschmolzene Harz seine Form beibehält, worauf­ hin die Metallform unmittelbar geöffnet wird, um die Stahl­ kugel mit dem darauf fixierten Harzeinsatz zu entnehmen. Um das in einer Dicke von etwa 0,8 mm gegossene Phenolharz in eine makromolekulare Verbindung umzuwandeln, die selbst durch Erwärmung nicht weich wird, muß das Harz, auch nachdem der Spritzgießvorgang abgeschlossen ist, für etwa 10 bis 20 Sekunden bei der vorstehend erwähnten Temperatur in der Me­ tallform gehalten werden. Wenn der Harzeinsatz unmittelbar nach Abschluß des Spritzgießvorgangs aus der Metallform ent­ nommen würde, würde die Harzauflage nicht die für ein ther­ misch aushärtendes Harz spezifischen Eigenschaften aufwei­ sen.

Dann wird der Halter druckgegossen. Zum Druckgießen des Halters wird der Kugelabschnitt 10, an dem in einem vorange­ henden Schritt ein Harzeinsatz fixiert wurde, als Kern in ein Paar vertikal geteilte Gußformhälften 6, 7 eingesetzt, wie in Fig. 5 dargestellt. In diesem Zustand wird ein aus einer Aluminiumlegierung oder einer Zinklegierung herge­ stelltes geschmolzenes Metall in den Hohlraum 8 der Metall­ formhälften eingepreßt. Während dieser Zeit wird der einge­ setzte Kugelabschnitt 10 zwischen in den Metallformhälften 6, 7 ausgebildeten Stützen 60, 70 gehalten, so daß eine Ver­ schiebung des Kugelabschnitts in den Metallformhälften ver­ hindert wird. Der Harzeinsatz 5 ist in einem fixierten Zu­ stand bezüglich des Kugelabschnitts 10 im Hohlraum 8 ange­ ordnet und wird mit dem in den Hohlraum 8 eingefüllten Le­ gierungsmaterial bedeckt, wobei die Innenumfangsfläche des Harzeinsatzes, die dazu vorgesehen ist, mit dem Kugelab­ schnitt 10 in Kontakt zu kommen, nicht mit dem Legierungsma­ terial bedeckt wird.

Dadurch wird der Halter 2 mit dem Kugelabschnitt 10, der mit dem vorstehend erwähnte Legierungsmaterial umschlos­ sen ist, wie in Fig. 6 dargestellt gegossen. Der Kugelab­ schnitt ist bezüglich des Kugelaufnahmeabschnitts 20 des Halters 2 nur an Abschnitten davon freiliegend und sichtbar, die den Stützen 60, 70 der Metallformhälften 6, 7 gegenüber­ liegen. Der am Kugelabschnitt 10 fixierte Harzeinsatz 5 ist bezüglich des gegossenen Kugelaufnahmeabschnitts 20 versenkt angeordnet und im Kugelaufnahmeabschnitt 20 stabil fixiert. Wenn eine Zinklegierung als Material für den Halter 2 ver­ wendet wird, ist die Gießtemperatur nicht niedriger als 400°C, und wenn eine Aluminiumlegierung verwendet wird, ist die Gießtemperatur nicht niedriger als 600°C. Daher wird der Harzeinsatz auf eine Temperatur in der Nähe dieser Gießtem­ peraturen erwärmt, obgleich die Erwärmungszeit sehr kurz ist, und der Harzeinsatz wird notwendigerweise für etwa 10 Sekunden bei einer Temperatur von etwa 200°C gehalten, die niedriger ist als die Gießtemperaturen.

Dadurch ändert sich die chemische Struktur des Harzein­ satzes folgendermaßen. D. h., nach dem Spritzgießvorgang wur­ de eine dreidimensionale Vernetzungsreaktion nicht unter­ stützt, so daß das Harz nicht die für ein thermisch aushär­ tendes Harz spezifischen Eigenschaften aufweist. Weil der Halter jedoch druckgegossen wird, wird durch die während dieses Gießvorgangs erzeugte Wärme eine dreidimensionale Vernetzungsreaktion unterstützt, so daß der Harzeinsatz nach Abschluß des Druckgießvorgangs die für ein thermisch aushär­ tendes Harz spezifischen Eigenschaften aufweist.

Der Schaft 11 wird dann an dem im Kugelaufnahmeab­ schnitt 20 des Halters 2 gehaltenen Kugelabschnitt 10 ange­ schweißt. Um diese Teile zu verschweißen, wird ein Buckel- oder Warzenschweißverfahren verwendet. Wie in Fig. 7 darge­ stellt, wird eine Endfläche des Schafts 11 mit einer vorge­ gebenen Kraft mit der Kugeloberfläche des im Kugelaufnahme­ abschnitt 20 des Halters freiliegenden und sichtbaren Kugel­ abschnitts in Druckkontakt gebracht, und Elektroden werden mit dem Halter 2 und dem Schaft 11 in Kontakt gebracht. Der Schweißvorgang wird ausgeführt, während zwischen diesen Elektroden ein vorgegebener Schweißstrom bereitgestellt wird. Der Kugelaufnahmeabschnitt 20 des Halters 2 steht mit dem Kugelabschnitt 10 im vorangehenden Schritt in engem Kontakt. Dadurch ist, auch wenn der Schweißstrom dem Kugelabschnitt 10 über den Halter 2 indirekt zugeführt wird, der elektri­ sche Widerstand in einem Grenzabschnitt zwischen dem Kugel­ aufnahmeabschnitt 20 und dem Kugelabschnitt 10 sehr niedrig, so daß der Schaft 11 am Kugelabschnitt 10 angeschweißt wer­ den kann, ohne daß der Kugelaufnahmeabschnitt 20 und der Ku­ gelabschnitt 10 miteinander verschmelzen. Weil der Harzein­ satz 5 nur einen Teil der Kugeloberfläche des Kugelab­ schnitts 10 bedeckt, verhindert der Harzeinsatz nicht die Zufuhr des Schweißstroms vom Kugelaufnahmeabschnitt 20 zum Kugelabschnitt 10. Wenn der Buckel- oder Warzenschweißvor­ gang abgeschlossen ist, ist der Kugelschaft 1 fertigge­ stellt, wobei der Kugelabschnitt 10 im Kugelaufnahmeab­ schnitt 20 des Halters 2 gehalten wird.

Daraufhin wird eine äußere Kraft auf den Halter 2 oder den Kugelschaft 1 ausgeübt, wodurch ein sehr kleiner Zwi­ schenraum zwischen dem Kugelaufnahmeabschnitt 20 und dem Ku­ gelabschnitt 10 gebildet wird, die weiterhin in engem Kon­ takt miteinander gehalten werden. Geeignete Verfahren zum Ausüben einer solchen äußeren Kraft auf den Halter oder den Kugelschaft sind z. B. leichtes Klopfen gegen den Außenumfang des Kugelaufnahmeabschnitts 20, leichtes Klopfen gegen den Kugelschaft 1 in dessen axialer Richtung und leichtes Schla­ gen gegen den Kugelabschnitt 10. Durch solche Verfahren kommt der Kugelabschnitt 10 des Kugelschafts 1 in freien Gleitkontakt mit dem Kugelaufnahmeabschnitt 20 des Halters, und der Kugelschaft 1 und der Halter 2 werden in einen Schwenk- oder Drehverbindungszustand gebracht.

Schließlich wird die Manschettendichtung 3 zwischen dem Schaft 10 und dem Außenumfangsrand des Halters 2 bereitge­ stellt, und die durch diese Manschettendichtung gebildete Dichtungstasche 30 wird mit einem Schmiermittel gefüllt, z. B. mit Fett, um das Kugelgelenk gemäß dieser Ausführungs­ form fertigzustellen.

Gemäß diesem Herstellungsverfahren muß keine Metall­ formhaltezeit bereitgestellt werden, um dem Harzeinsatz die für ein thermisch aushärtendes Harz spezifischen Eigenschaf­ ten zu verleihen, d. h. es muß keine Zeit bereitgestellt wer­ den, um den Harzeinsatz, nachdem er spritzgegossen wurde, thermisch auszuhärten. Die Stahlkugel, auf der der Harzein­ satz fixiert ist, kann sofort aus der Metallform entnommen werden, nachdem der Spritzgießvorgang abgeschlossen ist. Weil die Zeitspanne zum thermischen Aushärten des Harzein­ satzes mit derjenigen zum Gießen des Halters übereinstimmt, muß keine zusätzliche Zeit zum thermischen Aushärten des Harzeinsatzes bereitgestellt werden. Dadurch wird die Ferti­ gungszeit um eine der Metallformhaltezeit entsprechende Zeitdauer verkürzt, die nach dem Abschluß des Spritzgießvor­ gangs nun nicht mehr erforderlich ist, so daß die Produkti­ vität erhöht werden kann. Weil infolgedessen auch die Anzahl von Produkten pro Zeiteinheit erhöht werden kann, werden au­ ßerdem die Produktionskosten gesenkt.

Zweite Ausführungsform

Die Fig. 8 und 9 zeigen eine durch das erfindungsge­ mäße Verfahren hergestellte Gewindetriebvorrichtung. Diese Gewindetriebvorrichtung wird aus einer Gewindewelle (erstes Element) 80 mit einem spiralförmigen Außengewinde 81 als Gleitführungsfläche auf einer Außenumfangsfläche davon und einer Führungs- oder Gleitmutter (zweites Element) 82 mit einem auf ihrer Innenumfangsfläche ausgebildeten Innengewin­ de gebildet, das mit dem Außengewinde 81 der Gewindewelle 80 in Eingriff steht. Weil das Außengewinde 81 und das Innenge­ winde 82 miteinander in Gleitkontakt stehen, wird die Gleit­ mutter 82 spiralförmig um die Gewindewelle 80 bewegt, und die Drehbewegung der Gewindewelle 80 wird in eine lineare Bewegung der Gleitmutter 82 umgewandelt.

Das Außengewinde 81 der Gewindewelle 80 wird beispiels­ weise als 30°-Trapezgewinde in einer Außenumfangsfläche der Gewindewelle 80 unter einem vorgegebenen Anschnittwinkel durch Walzen, spanabhebende Verarbeitung oder Schleifen aus­ gebildet. Ein Servomotor ist über eine (nicht dargestellte) Klemme mit einem Ende der Gewindewelle 80 verbunden. Wenn die Gewindewelle 80 um einen vorgegebenen Drehweg bewegt wird, bewegt sich die Gleitmutter 82 entsprechend dem Dreh­ weg der Gewindewelle 80 in axialer Richtung.

Die Gleitmutter 82 weist ein Durchgangsloch auf, durch das die Gewindewelle 80 sich erstreckt, und ist im wesentli­ chen zylinderförmig ausgebildet. Die Gleitmutter weist au­ ßerdem einen Flansch 83 auf, an dem ein beweglicher Körper (nicht dargestellt), der linear geführt werden soll, fixiert ist, wobei der Flansch auf einer Außenumfangsfläche der Gleitmutter derart ausgebildet ist, daß er davon hervor­ steht. Der Flansch weist Bolzenaufnahmeöffnungen 84 auf, durch die Befestigungsbolzen eingeführt werden. Ein zylin­ derförmiger Harzeinsatz 85 ist in einer Innenumfangsfläche der Gleitmutter 82 versenkt angeordnet, und der Harzeinsatz 85 weist in seiner Innenumfangsfläche ein Innengewinde auf, das mit dem Außengewinde 81 der Gewindewelle 80 in Gleitkon­ takt steht. Um eine glatte Bewegung der Gleitmutter 82 be­ züglich der Gewindewelle 80 zu erhalten und zu verhindern, daß der Harzeinsatz 85 aufgrund der Reibungswärme erweicht, wird für den Harzeinsatz ein thermisch aushärtendes Harz mit niedrigem Reibungskoeffizienten verwendet. Hinsichtlich der verminderten Schmierung zwischen der Gewindewelle 80 und der Gleitmutter 82 wird vorzugsweise ein selbstschmierendes Harz verwendet.

Die derart konstruierte Gewindetriebvorrichtung wird folgendermaßen hergestellt.

Zunächst wird durch einen Walzvorgang bezüglich der Au­ ßenumfangsfläche der Gewindewelle 80 ein Außengewinde ausge­ bildet. Gemäß dem Walzprozeß wird die Oberfläche des Außen­ gewindes 81 kaltgehärtet, so daß eine Gewindewelle 80 mit einer hohen Abriebfestigkeit erhalten werden kann.

Anschließend wird der zylinderförmige Harzeinsatz 85 auf der Außenumfangsfläche der Gewindewelle 80 spritzgegos­ sen, wobei die Gewindewelle 80, auf der das Außengewinde 81 ausgebildet ist, als Kern verwendet wird. Fig. 10 zeigt den Zustand des derart spritzgegossenen und um die Außenumfangs­ fläche der Gewindewelle 80 angepaßten zylinderförmigen Harz­ einsatzes 85. Wenn der Harzeinsatz 85 auf diese Weise gegos­ sen wird, wird ein mit dem Außengewinde 81 der Gewindewelle 80 eng in Eingriff stehendes Innengewinde in der Innenum­ fangsfläche des Harzeinsatzes 85 ausgebildet, so daß der Zwischenraum zwischen dem Harzeinsatz 85 und der Gewindewel­ le 85 vollständig eliminiert werden kann.

Wenn für den Harzeinsatz Phenolharz verwendet wird, be­ trägt die Temperatur der Metallform während des Spritzgieß­ vorgangs 170 bis 200°C, und die Temperatur des Harzes be­ trägt während dieses Vorgangs etwa 100°C. Wenn das geschmol­ zene Harz, nachdem das geschmolzene Harz in den Hohlraum im Inneren der Metallform eingespritzt wurde, derart ausgehär­ tet ist, daß das geschmolzene Harz seine Form beibehält, werden die Metallformhälften unmittelbar geöffnet, und die Gewindewelle 80, um die herum der Harzeinsatz 85 angepaßt ist, wird aus der Metallform entnommen. In diesem Fall wird keine ausreichende Haltezeit bereitgestellt, um den Harzein­ satz 85 thermisch auszuhärten, so daß der Harzeinsatz in diesem Zustand noch nicht die für ein thermisch aushärtendes Harz spezifischen Eigenschaften aufweist.

Dann wird die Gleitmutter 82 druckgegossen. Um diesen Druckgießvorgang auszuführen, wird die Gewindewelle 80, um die herum der Harzeinsatz 85 in einem vorangehenden Schritt angepaßt wurde, als Kern in eine Metallgußform 90 einge­ setzt, wie in Fig. 11 dargestellt, und eine geschmolzene Aluminiumlegierung oder eine geschmolzene Zinklegierung wird eingepreßt, wobei der Kern unverändert in einem Hohlraum 91 der Metallform belassen wird. Während dieser Zeit ist der um die Gewindewelle 80 herum ausgebildete Harzeinsatz 85 im Hohlraum 91 angeordnet und wird notwendigerweise mit dem in den Hohlraum 91 eingespritzten Legierungsmaterial bedeckt, wobei der mit der Gewindewelle 80 in Kontakt stehende Ab­ schnitt der Innenumfangsfläche des Harzeinsatzes jedoch nicht mit dem Legierungsmaterial bedeckt wird.

Dadurch wird die im wesentlichen zylinderförmige Gleit­ mutter 82 gegossen, durch die die Gewindewelle 80 sich er­ streckt. Der Harzeinsatz 85 ist bezüglich der Innenumfangs­ fläche der Gleitmutter 82 versenkt angeordnet, und der Harz­ einsatz 85 ist an der Innenumfangsfläche der Gleitmutter 82 stabil fixiert. Während des Druckgießvorgangs ist, wie vor­ stehend erwähnt, die Temperatur des in den Hohlraum der Me­ tallform 90 eingepreßten geschmolzenen Legierungsmaterials hoch. Daher wird auch die Temperatur des Harzeinsatzes, so­ wohl während des Gießvorgangs als auch für einige Zeit nach Abschluß des Gießvorgangs notwendigerweise bei etwa 200°C gehalten, so daß das thermische Aushärten des Harzeinsatzes fortschreitet.

Schließlich wird auf die Gleitmutter 82 oder die Gewin­ dewelle 80 eine leichte äußere Kraft ausgeübt, um einen sehr kleinen Zwischenraum zwischen dem Außengewinde 81 der Gewin­ dewelle 80 und dem Innengewinde des Harzeinsatzes 85 auszu­ bilden, die weiterhin in engem Kontakt miteinander gehalten werden. Dadurch können das Außengewinde 81 und das Innenge­ winde frei miteinander in Gleitkontakt kommen, und die Gleitmutter 82 kann sich frei um die Gewindewelle 80 drehen.

Bei dem Verfahren zum Herstellen einer solchen Gewinde­ triebvorrichtung ist es, wie im vorstehend erwähnten Bei­ spiel des Kugelgelenks, ebenfalls nicht erforderlich, die Metallformhaltezeit zum thermischen Aushärten des Harzein­ satzes 85, nachdem er spritzgegossen wurde, bereitzustellen, um dem Harzeinsatz die für ein thermisch aushärtendes Harz spezifischen Eigenschaften zu verleihen. Daher kann die Ge­ windewelle 80, um die herum der Harzeinsatz 85 fest angepaßt ist, unmittelbar aus der Metallform entnommen werden, nach­ dem der Spritzgießvorgang abgeschlossen ist. Weil die Zeit zum thermischen Aushärten des Harzeinsatzes 85 mit der Zeit zum Gießen der Gleitmutter 82 übereinstimmt, muß keine zu­ sätzliche Zeit zum thermischen Aushärten des Harzeinsatzes 85 bereitgestellt werden. Dadurch wird die Fertigungszeit der Vorrichtung um die ansonsten nach Abschluß des Spritz­ gießvorgangs erforderliche Metallformhaltezeit verkürzt. Au­ ßerdem kann die Produktivität erhöht werden, und die Produk­ tionskosten können gesenkt werden.

In den vorstehend beschriebenen Verfahren zum Herstel­ len von Kugelgelenken und Gewindetriebvorrichtungen werden erfindungsgemäß ein Halter als ein zweites Element und eine Gleitmutter durch Druckgießen geformt. Außerdem können, ne­ ben Druckgießen, als Formungs- oder Gießverfahren z. B. pul­ vermetallurgisches Spritzgießen (Metal Injection Molding) (MIM) und ähnliche Formgebungs- und Gießverfahren verwendet werden, so lange gewährleistet ist, daß in dem Verfahren ein Harzeinsatz in einem Formgebungsschritt für ein zweites Ele­ ment einer bestimmten hohen Temperatur ausgesetzt ist.

Gemäß dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen von Gleitlagern erfolgt das thermi­ sche Aushärten des Harzeinsatzes, der die Gleitführungsflä­ che bildet, gleichzeitig mit dem Metallgießvorgang für das zweite Element, d. h., der Metallgießvorgang für das zweite Element und das thermische Aushärten des Harzeinsatzes wer­ den gleichzeitig in der gleichen Zeitspanne ausgeführt. Da­ durch kann, auch wenn ein solcher Harzeinsatz durch Spritz­ gießen eines thermisch aushärtenden Harzes hergestellt wird, die Fertigungszeit reduziert werden, wodurch die Produkti­ onskosten gesenkt werden können.

Claims (2)

1. Verfahren zum Herstellen von Gleitlagern mit:
einem ersten Element, das eine Gleitführungsfläche aufweist;
einem zweiten Element, das eine mit der Gleitfüh­ rungsfläche des ersten Elements in Gleitkontakt stehen­ de Gleitführungsfläche aufweist und bezüglich des ers­ ten Elements frei beweglich ist; und
einem Harzeinsatz, der mindestens auf einem Teil der Gleitführungsfläche des zweiten Elements ausgebil­ det ist und mit der Gleitführungsfläche des ersten Ele­ ments in Gleitkontakt steht;
dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren auf­ weist:
einen ersten Schritt zum Ausbilden der Gleitfüh­ rungsfläche auf dem ersten Element;
einen zweiten Schritt zum Fixieren eines thermisch aushärtenden Harzes zur Bildung des Harzeinsatzes auf der gesamten oder auf einem Teil der Gleitführungsflä­ che des ersten Elements, durch einen Spritzgießvorgang, in dem das erste Element als Kern in eine Metallform eingesetzt ist; und
einen dritten Schritt zum Gießen des zweiten Ele­ ments, das die Gleitführungsfläche des ersten Elements bedeckt, durch einen Metallgießvorgang, bei dem das er­ ste Element mit dem darauf fixierten Harzeinsatz als Kern stabil in einer Metallform angeordnet ist, und zum gleichzeitigen thermischen Aushärten des Harzeinsatzes durch die Wärme, die während des Gießvorgangs für das zweite Element auf die Gleitführungsfläche des ersten Elements einwirkt; und
einen vierten Schritt zum Ausbilden eines Zwi­ schenraums zwischen den Gleitführungsflächen des ersten Elements und des zweiten Elements durch Ausüben einer äußeren Kraft auf das erste Element oder das zweite Element, um eine relative Bewegung des zweiten Elements bezüglich des ersten Elements zu veranlassen.

2. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Ele­ ment ein Kugelschaft mit einer konvexen Gleitführungs­ fläche und das zweite Element ein Halter mit einer kon­ kaven Gleitführungsfläche ist, wobei das erste Element und das zweite Element dreh- oder schwenkbar miteinan­ der verbunden sind.