AT12449U1 - Rillengleitlager - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Rillengleitlager (1) umfassend eine Stützschicht (2), eine über der Stützschicht (2) angeordnete Lagermetallschicht (3) und eine über der Lagermetallschicht (3) angeordnete Gleitschicht (4), wobei in der Lagermetallschicht (3) und in der Gleitschicht (4) nutartige Ausnehmungen (7, 9) angeordnet sind, und wobei auf der Gleitschicht (4) zumindest teilweise ein Gleitlack (6) angeordnet ist.

Description

österreichisches Patentamt AT12 449U1 2012-05-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Rillengleitlager umfassend eine Stützschicht, eine über der Stützschicht angeordnete Lagermetallschicht und eine über der Lagermetallschicht angeordnete Gleitschicht, wobei in der Lagermetallschicht und in der Gleitschicht nutartige Ausnehmungen angeordnet sind.

[0002] Hoch belastete Motoren, wie beispielsweise Schiffsdieselmotore, werden häufig im so genannten Start/Stopp-Betrieb betrieben. Bei Schiffsdieselmotoren trifft dies insbesondere bei Fähren zu, die lediglich relativ kurze Strecken zurücklegen, beispielsweise zwischen Inseln. Es hat sich dabei gezeigt, dass die in diesen Motoren verwendeten Gleitlager einem erhöhten Verschleiß unterliegen, wobei dies auf den Start/Stopp-Betrieb zurückgeführt wird.

[0003] Von diesem Problem sind nicht nur die Gleitlager in hoch belasteten Schiffsdieselmotoren betroffen, sondern auch Gleitlager in Motoren, die in jüngeren Generationen von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, welche ebenfalls einen automatischen Start/Stopp-Betrieb zulassen, um beispielsweise vor roten Ampeln durch das Abstellen des Motors einen geringeren Schadstoffausstoß zu verursachen.

[0004] Aus dem Stand der Technik sind für hoch belastete hydrodynamische Gleitlager bereits so genannte mehrschichtige Rillenlagerausführungen bekannt, beispielsweise aus der EP 0 057 808 A2 oder der EP 0 104 159 A2, um die widersprüchlichen Anforderungen an Gleitlager ohne die Nachteile der dafür verwendeten harten und weichen Werkstoffe erfüllen zu können.

[0005] Die US 5,238,311 A beschreibt ein Rillengleitlager mit einer Stahlstützschale, einer darauf angeordneten Lagermetallschicht aus Keimet oder einer Aluminiumlegierung, beispielsweise einer Al-Sn-Cu-Legierung, einer darauf angeordneten Nickelschicht und einer auf dieser Nickelschicht angeordneten Gleitschicht aus einer Bleilegierung, beispielsweise einer Pb-Sn-In-Legierung, wobei in der Lagermetallschicht nutartige Ausnehmungen angeordnet sind, die von der Nickelschicht und der Gleitschicht nachgeformt werden. Die nutartigen Ausnehmungen sind kreisbogenförmig und unmittelbar nebeneinander liegend ausgebildet, sodass zwischen den Ausnehmungen spitz zulaufende Bereiche entstehen. Die Nickelschicht soll verhindern, dass sich durch die Zinndiffusion aus der Gleitschicht in die Lagermetallschicht schädliche intermetallische Phasen, wie Cu6Sn5, gebildet werden. Allerdings bewirkt der Nickeldamm auch, dass eine intermetallische Nickel-Zinn-Schicht gebildet wird, die neben der hohen Verschleißwirkung auch den Nachteil hat, dass der Zinngehalt der intermetallischen Schicht aus Ni3Sn und Ni3Sn2 bei ca. 50 Gew.-% Zinn liegt. Dieser Zinnanteil wird der Blei-Zinn-Schicht entzogen. Mit abnehmendem Zinngehalt sinken aber sowohl die Korrosionsbeständigkeit wie auch die Härte der Laufschicht. Diese Eigenschaftsverschlechterung der Laufschicht wirkt sich besonders bei Schwerölbetrieb mit seinen aggressiven und partikelreichen, abrasiven Verbrennungsprodukten aus. Ein derartiges Gleitlager ist daher für die hohe Beanspruchung im Start/Stopp-Betrieb wenig geeignet.

[0006] Die Aufgabe vorliegender Erfindung ein verbessertes Gleitlager für den Start/Stopp-Betrieb eines Motors zur Verfügung zu stellen.

[0007] Diese Aufgabe wird mit dem eingangs genannten Rillengleitlager gelöst, bei dem auf der Gleitschicht zumindest teilweise ein Gleitlack angeordnet ist.

[0008] Von Vorteil ist dabei, dass während des Anlaufens und Auslaufens im so genannten Mischreibungsgebiet, in dem üblicherweise ein Festkörperkontakt zwischen dem Gleitlager und dem zu lagernden Bauteil, beispielsweise einer Welle, aufgrund des sich erst ausbildenden bzw. sich verringernden Schmierfilms vorhanden ist, die Gleiteigenschaften der Lauffläche des Gleitlagers durch den Gleitlack aufgrund der damit erreichten Trockenschmierung verbessert sind. Der Gleitlack ist dabei bevorzugt zumindest in jenen Bereichen angeordnet, in denen das Gleitlager bekanntermaßen seine höchste Belastung aufweist, also insbesondere auf zumindest einen Teil der unteren Gleitlagerhalbschale im, in Drehrichtung der Welle betrachtet letzten Drittel bzw. in der zweiten Hälfte der Lauffläche. Überraschendenweise wurde auch eine Ver- 1 /9 österreichisches Patentamt AT12 449U1 2012-05-15 besserung im hydrodynamischen Betrieb des Gleitlagers beobachtet, obwohl in diesem Betriebszustand der Ölfilm ausreichend ausgebildet ist.

[0009] Gemäß einer Ausführungsvariante des Rillengleitlagers ist vorgesehen, dass der Gleitlack in den nutartigen Ausnehmungen der Gleitschicht angeordnet ist. Es wird zwar damit das Volumen dieser Ausnehmungen für die Aufnahme und Führung des Schmieröls verringert, allerdings wird dadurch der Vorteil erreicht, dass ein Teil der darunter angeordneten Gleitschicht bis in die Lauffläche reicht, wodurch die Lauffläche eine höhere mechanische Stabilität aufweist.

[0010] Es ist aber auch möglich, dass der Gleitlack zumindest teilweise eine eigenständige Gleitlackschicht ausbildet. Von Vorteil ist dies insbesondere bei Gleitlacken, die bzw. von den einzelne Bestandteile, beispielsweise Festschmierstoffe, aufgrund der mechanischen Belastung teilweise in Laufrichtung durch das gelagerte Bauteil verschleppt werden, da die verschleppten Anteile in einem anderen Bereich weiter wirksam sind, ohne dass die Gesamtwirkung der Gleitlackschicht wesentlich beeinflusst wird.

[0011] Vorzugsweise ist die Gleitschicht eine so genannte Sputterschicht. Sputterschichten zeichnen sich bekanntlich durch ihre im Vergleich zu anderwärtig hergestellten Gleitschichten hohe Performance aus. Es konnte jedoch beobachtet werden, dass eine Sputterschicht alleine, also ohne Gleitlack, die geforderte Langlebigkeit des Gleitlagers im Start/Stopp-Betrieb nicht erfüllen kann, dass also Sputterschichten in diesem Betriebsmodus trotzdem einem erhöhten Verschleiß unterliegen. Mit der Kombination aus Sputterschicht und Gleitlack konnte jedoch der Verschleiß deutlich reduziert werden.

[0012] Bevorzugt weist/weisen die Gleitlackschicht und gegebenenfalls die Gleitschicht eine Schichtdicke auf, die über die gesamte Lagerfläche um maximal 15 % abweicht. Es wird damit erreicht, dass sich die Rillung der Lagermetallschicht besser in der Lauffläche abbildet, wodurch die Kühlwirkung des Schmieröls durch eine bessere Ölführung an der Lauffläche verbessert werden kann. Infolge dessen kann die Standzeit des Gleitlagers durch geringere Temperaturbelastung verbessert werden. Dies ist insbesondere von Vorteil bei Schichten mit hohen Anteilen an Weichphasen, wie z.B. Sn oder Bi, da diese im Vergleich zur gesamten Zusammensetzung der Schichten den geringsten Schmelzpunkt aufweisen, der zudem noch relativ niedrig ist.

[0013] Zur weiteren Reduktion der Verarmung der Gleitschicht an der Weichphase, insbesondere Sn, ist es von Vorteil, wenn zwischen den nutartigen Ausnehmungen der Gleitschicht und gegebenenfalls der Lagermetallschicht abgeflachte Stege ausgebildet sind. Es wird damit erreicht, dass bei einem teilweisen Abrieb der insbesondere als Einlaufschicht dienenden Gleitlackschicht, dieser Abrieb im Wesentlichen nur auf den Bereich der Stege begrenzt wird, so-dass also in den nutartigen Ausnehmungen zwischen den Stegen nach wie vor der Gleitlack vorhanden ist und damit im Start/Stopp Betrieb (Mischreibungsgebiet) wirksam ist, also nur teilweise ein direkter Kontakt mit der Gleitschicht entsteht.

[0014] Es hat sich dabei von Vorteil erwiesen, wenn die Stege eine Länge aufweisen, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10 % und einer oberen Grenze von 50 % einer Tiefe der nutartigen Ausnehmungen.

[0015] Zur weiteren Verbesserung des Effektes der Reduktion der Verarmung der Gleitschicht an der Weichphase, ist es von Vorteil, wenn nicht nur die Bereiche zwischen den nutartigen Ausnehmung abgeflacht sind, sondern sich diese Abflachung bis in die nutartigen Ausnehmungen fortsetzt. Dazu können die nutartigen Ausnehmungen der Gleitschicht und gegebenenfalls der Lagermetallschicht Seitenwände aufweisen, die in mehrere Abschnitte aufgeteilt sind, wobei die mehreren Abschnitte in unterschiedlichen Neigungswinkeln gegen die Lauffläche geneigt sind, und wobei jeweils zumindest ein äußerster Abschnitt einer nutartigen Ausnehmung den kleinsten Neigungswinkel aufweist.

[0016] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. 2/9 österreichisches Patentamt AT12 449 U1 2012-05-15 [0017] Es zeigen jeweils in schematisch vereinfachter Darstellung: [0018] Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Rillengleitlager in Schrägansicht geschnitten; [0019] Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Rillengleitlager einer Ausführungsvariante in Seiten ansicht; [0020] Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem Rillengleitlager einerweiteren Ausführungsvariante in

Seitenansicht.

[0021] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

[0022] Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines mehrschichtigen Rillengleitlager 1, das beispielsweise in Form einer Gleitlagerhalbschale ausgeführt ist. Das Rillengleitlager 1 besteht aus einer Stützschicht 2, die eine Stützschale für das Rillengleitlager 1 bildet, sodass dieses selbsttragend ist, einer unmittelbar darauf angeordneten Lagermetallschicht 3 und einer unmittelbar darauf angeordneten Gleitschicht 4. Auf einer inneren Oberfläche 5 der Gleitschicht 4 ist zudem ein Gleitlack 6 aufgebracht.

[0023] Es ist auch möglich, wie dies bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist, zwischen den einzelnen Lagen bzw. zumindest einzelnen Schichten, also beispielsweise zwischen der Stützschicht 2 und der Lagermetallschicht 3, und/oder zwischen der Lagermetallschicht 3 und der Gleitschicht 4, zumindest eine Zwischenschicht in Form einer Bindeschicht oder einer Diffusionssperrschicht anzuordnen, um das Diffundieren einzelner Bestandteile aufgrund der Wärmebelastung des Rillengleitlagers 1 aus einer Schicht in eine andere Schicht, und damit die Verarmung einer Schicht an diesem Element, zu verhindern, bzw. um die Haftfestigkeit der einzelnen Schichten aneinander zu verbessern. Dabei ist es bei Bedarf auch möglich, dass zwischen einzelnen Schichten sowohl eine Bindeschicht als auch eine Diffusionssperrschicht angeordnet ist.

[0024] Prinzipiell können für die Stützschicht 2, die Gleitschicht 4, die Lagermetallschicht 3, den Gleitlack 6, die Bindeschicht und die Diffusionssperrschicht sämtliche hierfür geeigneten, aus dem Stand der Technik bekannten Werkstoffe verwendet werden.

[0025] So kann beispielsweise die Stützschicht 2 aus Stahl, einer Bronze oder aus Messing bzw. einem Werkstoff bestehen, der dem Gleitlagerelement die erforderliche Festigkeit gibt. Bevorzugt besteht die Stützschicht 2 aus einem Stahl.

[0026] Die Lagermetallschicht 3 kann gebildet sein durch Lagermetalle auf Aluminiumbasis, wie z.B. AISn6CuNi, AISn20Cu, AISi4Cd, AICd3CuNi, AISi11 Cu, AISn6Cu, AISn40, AISn25CuMn, AISi1 ICuMgNi, AIZn4,5, Lagermetalle auf Kupferbasis, wie z.B. CuSn10, CuAI10Fe5Ni5, CuZn31Si, CuSn8Bi10, CuSn2,5-11Zn0,5-5, z.B. CuSn4,5Zn, Lagermetalle auf Bleibasis, wie z.B. PbSb10Sn6, PbSb15Sn10, PbSb15SnAs, PbSb14Sn9CuAs, PbSn10Cu2, PbSn18Cu2, PbSn10TiO2, PbSn9Cd, PbSn10, Lagermetalle auf Zinnbasis, wie z.B. SnSb8Cu4, SnSb12Cu6Pb.

[0027] Als Bindeschichten kommen beispielsweise Schichten aus Reinaluminium oder Aluminiumlegierungen, wie z.B. AISc3, oder aus, Mn, Nr, Fe, Cr, Co, Cu, Ag, Mo, Pd und deren Legierungen sowie NiSn- bzw. CuSn-Legierungen, etc., in Betracht.

[0028] Für Diffusionssperrschichten können beispielsweise ebenfalls Aluminium bzw. Aluminiumlegierungsschichten oder Nickelschichten, oder Schichten aus Mn, Ni, Fe, Cr, Co, Cu, Ag, Mo, Pd und deren Legierungen, etc. verwendet werden.

[0029] Für die Gleitschicht 4 können beispielsweise Aluminiumbasislegierungen, wie z.B. 3/9 österreichisches Patentamt AT 12 449 U1 2012-05-15 AISn20Cu, AISn40Cu, AIBi15Mo2, AIBM 1CuO,5NiO,5, AIBi25Cu, Zinnbasislegierungen, wie z.B. SnSb15Cu5, SnSb4Cu1, Kupferbasislegierungen, wie z.B. CuBi20, CuZn31Si1, Bismutbasislegierungen, Silberbasislegierungen, Bi, Ag, Sn, Weißmetalllegierungen, Legierungen von Nickel, etc. verwendet werden. Bevorzugt besteht die Gleitschicht 4 aus AISn20Cu.

[0030] Als Gleitlack 6 wird insbesondere ein Gleitlack auf Polyamidimidbasis mit Graphit und MoS2 als Festschmierstoffe verwendet.

[0031] Es sei angemerkt, dass die voranstehenden Aufzählungen nur beispielhaften Charakter haben. Zusammenfassend sei dazu angemerkt, dass die einzelnen Schichten bzw. Lagen des Rillengleitlagers 1 aus Metallen oder Metalllegierungen bestehen, also mit Ausnahme der Gleitlackschicht, nicht aus Kunststoffen. Des Weiteren bestehen diese Schichten vorzugsweise nicht aus Sinterwerkstoffen sondern aus Massivwerkstoffen.

[0032] Die einzelnen Schichten des Rillengleitlagers 1 können nach dem Stand der Technik entsprechenden Verfahren auf der Stützschicht 2 bzw. der jeweils darüber angeordneten Schicht angeordnet oder abgeschieden werden. Beispielsweise können die Lagermetallschicht 3 und/oder Gleitschicht 4 und/oder die Diffusisonssperrschicht(en) und/oder die Binde-Schichten) durch Aufwalzen, galvanisches Abscheiden, durch Abscheidung mittels PVD, insbesondere Sputterverfahren, oder CVD-Methoden, etc. abgeschieden werden. Der Gleitlack 6 wird normalerweise aufgesprüht, kann aber auch mit anderen Verfahren aus der Lacktechnik aufgebracht werden. Generell kann dabei vor dem Abscheiden einzelner Schichten, insbesondere der Lagemetallschicht 3 und/oder der Gleitschicht 4, die Stützschicht 2 noch ebenflächig vorliegen, sodass also die Umformung zur Lagerschale auch nach dem Abscheiden zumindest einzelner Schichten erfolgen kann, sofern diese Schichten die Umformung zulassen.

[0033] In der bevorzugten Ausführungsvariante wird die Gleitschicht 4 nach einem Sputterverfahren hergestellt, insbesondere durch Kathodensputtern.

[0034] Das in Fig. 1 dargestellte Rillengleitlager 1 hat im eingebauten Zustand die Form einer Gleitlagerhalbschale. Damit ist gemeint, dass die Geometrie der Gleitlagerhalbschale außerhalb der Lageraufnahme von der Halbkreisförmigkeit - in Seitenansicht betrachtet -abweicht bzw. abweichen kann, um damit einen besseren Lagersitz aufgrund der Aufspreizung und vor allem durch den Lagerüberstand zu erreichen. Die Halbschale kann also einen Winkelbereich umschließen, der auch geringfügig kleiner als 180° ist, beispielsweise einen um maximal 5° kleineren Winkelbereich, sodass die Halbschale in die Lagerstelle unter Ausbildung des Winkelbereichs von 180° und unter Ausbildung einer Spannung in der Lagerstelle eingepasst werden kann, das heißt der Lageraufnahme 9, gehalten wird. Demzufolge kann also die „Halbschale" eine Aufspreizung aufweisen, um die genügend hohe Spannung bzw. den Anpressdruck, die bzw. der durch den Einpressvorgang aufgebaut wird, zu erreichen. Letzteres kann aber auch damit erreicht werden, dass die Gleitlagerhalbschale einen so genannten Lagerüberstand aufweist, also eine Länge in Umfangsrichtung aufweist, die größer ist als die Länge der entsprechenden Lageraufnahme in der selben Richtung, beispielsweise um einen Wert größer ist, der sich nach der Formel (Durchmesser des Lagers + Durchmesser des Lagers / F ) errechnet, wobei F ein Faktor ist, der den Wert 1000, insbesondere 800, vorzugsweise 650, aufweist.

[0035] Das nicht geschlossene Rillengleitlager 1 kann neben der Halbschalenausführung mit einer Winkelbereichüberdeckung von zumindest 180 “auch eine davon abweichende Winkelbe-reichüberdeckung aufweisen, beispielsweise zumindest annähernd 120 °oder zumindest annähernd 90 °, sodass also das Rillengleitlager 1 auch als Drittelschale oder Viertelschale ausgebildet sein kann, die mit entsprechenden weiteren Lagerschalen in der Lageraufnahme kombiniert werden, wobei das Rillengleitlager 1 nach der Erfindung bevorzugt im unteren Bereich der Lageraufnahme bei so genannten Hauptlagern oder im oberen Bereich, beispielsweise bei Pleuellagern, eingebaut wird, also immer in jenen Bereichen, in denen das Gleitlager der höchsten Belastung ausgesetzt ist.

[0036] Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, weist die Lagermetallschicht 3 mehrere, nebeneinander angeordnete nutförmige Ausnehmungen 7 an einer, der Gleitschicht 4 zugewandten Oberfläche 4/9 österreichisches Patentamt AT 12 449 U1 2012-05-15 8 auf. Auch die Gleitschicht 4 weist nebeneinander angeordnete nutartige Ausnehmungen 9 an der der Oberfläche 8 der Lagermetallschicht 3 abgewandten Oberfläche 5 auf. Bevorzugt sind diese nutförmigen Ausnehmungen 8 in der Gleitschicht 4 oberhalb der nutförmigen Ausnehmungen 7 in Lagermetallschicht 3, d.h. dass die nutförmigen Ausnehmungen 7 der Lagermetallschicht 3 in der Gleitschicht 4 abgebildet sind.

[0037] Die nutförmigen Ausnehmungen 9 in der Gleitschicht 4 bilden die Rillung des Rillengleitlagers 1. Prinzipiell können diese nutförmigen Ausnehmungen 9 in axialer Richtung verlaufen. Bevorzugt verlaufen sie allerdings in einer Umfangsrichtung (Pfeil 10), d.h. in Laufrichtung einer Lauffläche 11, die die Anlagefläche für das zu lagernde Bauteil, beispielsweise eine Welle, bildet (ohne Schmieröl betrachtet, da im Normalbetrieb zwischen der Lauffläche 11 und dem zu lagernden Bauteil ein Schmierspalt ausgebildet wird). Besonders bevorzugt verlaufen diese nutförmigen Ausnehmungen 9 in der Gleitschicht 4, und damit auch die nutförmigen Ausnehmungen 7 in der Lagermetallschicht 3, geringfügig geneigt zur Laufrichtung, d.h. der Umfangsrichtung 10, wobei der Winkel, den die Ausnehmungen 9 zur Umfangsrichtung 10 einnehmen, maximal 10 °, insbesondere zwischen 0,5 °und 5 °, beträgt. Des Weiteren verlaufen die nutförmigen Ausnehmungen 9 bevorzugt über die gesamte Länge der Lauffläche 11.

[0038] Die nutförmigen Ausnehmungen 9 in der Gleitschicht 4 und/oder die nutförmigen Ausnehmungen 7 in der Lagermetallschicht 3 weisen bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsvariante einen dreieckförmigen Querschnitt auf. Prinzipiell sind aber auch andere Querschnittsformen möglich, beispielsweise runde, viereckige, wie z.B. quadratische, rechteckförmige, trapezoide.

[0039] Der Gleitlack 6 ist in den nutförmigen Ausnehmungen 9 der Gleitschicht 4 angeordnet und füllt diese bevorzugt zur Gänze aus. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass nicht sämtliche nutförmigen Ausnehmungen 9 der Gleitschicht 4 mit dem Gleitlack 6 gefüllt sind, sondern nur einzelne, beispielsweise nur jede zweite oder nur jeder dritte Ausnehmung 9 in der Abfolge der Ausnehmungen 9.

[0040] Die nutförmigen Ausnehmungen 7, 9 können mit dem Stand der Technik entsprechenden Verfahren hergestellt werden.

[0041] In der Fig. 2 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform des Rillengleitlagers 1 ausschnittsweise gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in Fig. 1 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung zu Fig. 1 hingewiesen bzw. Bezug genommen.

[0042] Das Rillengleitlager 1 nach Fig. 2 besteht wiederum aus der Stützschicht 2, der darauf angeordneten Lagermetallschicht 3, der auf letzterer angeordneten Gleitschicht 4, sowie dem Gleitlack 6, der allerdings zum Unterschied zur Ausführungsvariante des Rillengleitlagers 1 nach Fig. 1 eine durchgängige Gleitlackschicht 12 bildet, sodass bei der Ausführungsvariante nach Fig. 2 die Lauffläche 11 durch die Gleitlackschicht 12 gebildet wird.

[0043] Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass die Gleitlackschicht 12 und gegebenenfalls die Gleitschicht 4 eine Schichtdicke 13 bzw. 14 aufweist/aufweisen, die über die gesamte Lagerfläche, d.h. die Fläche die dem zu lagernden Bauteil zur Verfügung steht, um maximal 15 % (± 5 %), insbesondere maximal 10 % (± 2,5 %) abweicht. Damit wird erreicht, dass sich die Rillung der Gleitschicht 4 und gegebenenfalls der Lagermetallschicht 3, d.h. die nutförmigen Ausnehmungen 9 bzw. 7, in der Gleitlackschicht 12 abbilden, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist, sodass auch auf der Gleitlackschicht 12 eine Rillung, d.h. nutförmige Ausnehmungen 15, zur Verfügung steht, insbesondere für die Schmierölführung. Diese nutförmigen Ausnehmungen 15 in der Gleitlackschicht 12 sind bevorzugt ungefüllt, d.h. dass in diesen kein weiterer Werkstoff angeordnet ist.

[0044] Insbesondere kann die Schichtdicke 13 der Gleitlackschicht 12 ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 6 pm und einer oberen Grenze von 35 pm, vorzugsweise aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 6 pm und einer oberen Grenze von 5/9 österreichisches Patentamt AT 12 449 U1 2012-05-15 20 μιη.

[0045] Die Schichtdicke 14 der Gleitschicht 4 kann ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 12 μιη und einer oberen Grenze von 50 μιη, vorzugsweise aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 18 μιη und einer oberen Grenze von 30 μιη.

[0046] Des weiteren sind die nutförmigen Ausnehmungen 9, 15 in der Gleitschicht 4 und in der Gleitlackschicht 12 und bevorzugt auch die nutförmigen Ausnehmungen 7 in der Lagermetallschicht 3 jeweils nicht unmittelbar nebeneinander angeordnet sondern über Stege 16 bis 18 (Lagermetallstege, Gleitschichtstege, Gleitlackschichtstege) voneinander getrennt. Dabei weisen die Stege 16 bis 18, insbesondere die Stege 17 der Gleitlackschicht 12, vorzugsweise eine Länge 19 bis 21 in Richtung quer zur Umfangsrichtung 10 (liegt in der Betrachtungsebene der Fig. 2, daher als Punkt dargestellt) auf, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10 % und einer oberen Grenze von 50 %, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 20 % und einer oberen Grenze von 30 %, einer maximalen Tiefe 22 der nutartigen Ausnehmungen 15 in der Gleitlackschicht 12.

[0047] Die maximale Tiefe 22 der nutartigen Ausnehmungen 15 in der Gleitlackschicht 12 kann einen Wert aufweisen, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2 pm und einer oberen Grenze von 20 pm, vorzugsweise aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 3 μηι und einer oberen Grenze von 10 μιη.

[0048] Die Übergänge von den nutartigen Ausnehmungen 15 auf die Stege 17 der Gleitlackschicht 12 können scharfkantig sein oder vorzugsweise gerundet ausgebildet sein. Dasselbe trifft auf die Übergänge von den nutartigen Ausnehmungen 19 auf die Stege 16 der Gleitschicht 4 und/oder die Übergänge von den nutartigen Ausnehmungen 7 auf die Stege 18 der Lagermetallschicht 3 zu.

[0049] Durch diese Abflachung aufgrund der Ausbildung der Stege 16 und 18 wird eine Verarmung der Gleitschicht 4 an Weichphase, insbesondere Zinn, vermieden bzw. reduziert, wie dies voranstehend ausgeführt wurde.

[0050] Dieser letztgenannte Effekt kann auch mit einer Ausführungsvariante des Rillengleitlagers 1 erreicht bzw. unterstützt werden, die in Fig. 3 dargestellt ist.

[0051] Der prinzipielle Aufbau dieses Rillengleitlagers 1 entspricht jenem der Ausführungsvariante nach Fig. 2, weist also die Stützschicht 2 (nicht dargestellt), die Lagermetallschicht 3, die Gleitschicht 4 und die Gleitlackschicht 5 auf.

[0052] Zum Unterschied zur Ausführungsvariante nach Fi. 2 weist das Rillengleitlager 1 nach Fig. 3 nicht im Querschnitt halbkreisförmige Ausnehmungen 7, 9, 15 auf sondern nutförmige Ausnehmungen 7, 9, 15, die Seitenwände 22 bis 24 aufweisen, die in jeweils zwei Abschnitte 25, 26 bzw. 27, 28 bzw. 29, 30 aufgeteilt sind, wobei jeweils die Abschnitte 25, 26 bzw. 27, 28 bzw. 29, 30 in unterschiedlichen Neigungswinkeln gegen die Lauffläche 11 geneigt sind, und wobei jeweils zumindest einer der äußersten Abschnitte 26 bzw. 28 bzw. 30 einer nutartigen Ausnehmung 7 oder 9 oder 15 den kleinsten Neigungswinkel aufweist, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Dieser kleinste Neigungswinkel kann dabei ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1 0 und einer oberen Grenze von 20 °, vorzugsweise aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1 °und einer oberen Grenze von 10 °.

[0053] Generell können auch mehr als zwei Abschnitte 25, 26 bzw. 27, 28 bzw. 29, 30 pro Seitenwand 22 bis 24 der nutförmigen Ausnehmung 7, 9, 15 der Lagermetallschicht 3 bzw. der Gleitschicht 4 bzw. der Gleitlackschicht 12 ausgebildet sein, beispielsweise drei, vier, etc.

[0054] Es ist weiters möglich, dass nur eine der beiden Seitenwände 22 bis 24 pro nutförmige Ausnehmung 7, 9, 15 mehrere Abschnitte aufweist oder beide (die Bodenflächen werden nicht als Abschnitt der Seitenflächen 22 bis 24 angesehen), wobei die nutförmigen Ausnehmung 7, 9, 15 einen symmetrischen oder asymmetrischen Querschnitt aufweisen können, d.h. dass beispielsweise die Neigungswinkel der Abschnitte 25 und 26 der Seitenwände 22 der Lagermetallschicht 3 links und rechts (bezogen auf die Darstellung in Fig. 3) unterschiedlich sind. 6/9 österreichisches Patentamt AT12 449U1 2012-05-15 [0055] Zur Beurteilung der höheren Verschleißfestigkeit eines erfindungsgemäßen Vierschichtgleitlagers im Vergleich mit einem Gleitlager nach dem Stand der Technik wurde eine Gleitlagerhalbschale entsprechend dem Aufbau der Ausführungsvariante des Rillenlagers 1 nach Fig. 2 getestet. Diese Gleitlagerhalbschale wurde als untere Lagerschale einer Gleitlagerung eingesetzt. Als obere unbelastete Gleitlagerschale wurde ein Zweistofflager aus einer Stahl-Stützschicht und einer AISn20Cu Lagermetallschicht verwendet.

[0056] Das Rillenlager 1 bestand aus einer Stützschicht 2 aus Stahl, einer Lagermetallschicht 3 aus CuPb22Sn, einer Gleitschicht 4 aus gesputterten AISn20Cu und einer Gleitlackschicht 12 mit einer Zusammensetzung wie in der EP 1 717 469 A2 beschrieben.

[0057] Die Gleitlager nach dem Stand der Technik bestand aus einem Rillenlager mit denselben Werkstoffen der einzelnen Schichten, wobei dieses allerdings keine Gleitlackschicht 12 und zudem keine Abflachungen zwischen den Rillen durch Anordnung von Stegen 16 und 18 aufwies.

[0058] Testparameter für beide Gleitlager im Start/Stopp-Zyklus: [0059] Umdrehungen pro Minute: 456 U/min [0060] Schmieröl: SAE 10 [0061] Laufdauer: ca. 15 h

[0062] Öltemperatur ein: 120 °C

[0063] Es konnte dabei festgestellt werden, dass der Verschleiß bei dem erfindungsgemäßen Rillengleitlager 1 um 50 % geringer war als beim Gleitlager nach dem Stand der Technik (ermittelt aus dem Gewichtsverlust infolge des Betriebes). Zudem konnte anhand von Schliffbildern der Gleitschichten 4 nach dem Testlauf festgestellt werden, dass das erfindungsgemäße Rillengleitlager 1 keine Zinnverarmung in der Gleitschicht 4 zeigt, wohingegen beim Gleitlager nach dem Stand der Technik eine deutliche Reduktion des Zinnanteils in der Gleitschicht festellbar war.

[0064] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus des Rillengleitlagers 1 dieses bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG 1 Rillengleitlager 2 Stützschicht 3 Lagermetallschicht 4 Gleitschicht 5 Oberfläche 6 Gleitlack 7 Ausnehmung 8 Oberfläche 9 Ausnehmung 10 Umfangsrichtung 11 Lauffläche 12 Gleitlackschicht 13 Schichtdicke 14 Schichtdicke 15 Ausnehmung 16 Steg 17 Steg 18 Steg 19 Länge 20 Länge 7/9

Claims (8)

1. AT 12 449 Ul 2012-05-15 österreichisches Patentamt 21 Länge 22 Seitenwand 23 Seitenwand 24 Seitenwand 25 Abschnitt 26 Abschnitt 27 Abschnitt 28 Abschnitt 29 Abschnitt 30 Abschnitt Ansprüche 1. Mehrschichtiges Rillengleitlager (1) umfassend eine Stützschicht (2), eine über der Stützschicht (2) angeordnete Lagermetallschicht (3) und eine über der Lagermetallschicht (3) angeordnete Gleitschicht (4), wobei in der Lagermetallschicht (3) und in der Gleitschicht (4) nutartige Ausnehmungen (7, 9) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Gleitschicht (4) zumindest teilweise ein Gleitlack (6) angeordnet ist.
2. 2. Rillengleitlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitlack (6) in den nutartigen Ausnehmungen (9) der Gleitschicht (4) angeordnet ist.
3. 3. Rillengleitlager (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitlack (6) zumindest teilweise eine Gleitlackschicht (12) ausbildet.
4. 4. Rillengleitlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (4) eine Sputterschicht ist.
5. 5. Rillengleitlager (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlackschicht (12) und gegebenenfalls die Gleitschicht (4) eine Schichtdicke (13, 14) auf-weist/aufweisen, die über die gesamte Lagerfläche um maximal 15 % abweicht.
6. 6. Rillengleitlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den nutartigen Ausnehmungen (9) der Gleitschicht (4), der Gleitlackschicht (12) und gegebenenfalls den nutartigen Ausnehmungen (7) der Lagermetallschicht (3) abgeflachte Stege (16,17, 18) ausgebildet sind.
7. 7. Rillengleitlager (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (16, 17, 18) eine Länge (20, 21,19) in Richtung quer zur Laufrichtung aufweisen, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10 % und einer oberen Grenze von 50 % einer maximalen Tiefe (22) der nutartigen Ausnehmungen (7, 9, 15).
8. 8. Rillengleitlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die nutartigen Ausnehmungen (9) der Gleitschicht (4) und gegebenenfalls die nutartigen Ausnehmungen (7) der Lagermetallschicht (3) Seitenwände (23, 22) aufweisen, die in mehrere Abschnitte (27, 28 bzw. 25, 26) aufgeteilt sind, wobei die mehreren Abschnitte (27, 28 bzw. 25, 26) in unterschiedlichen Neigungswinkeln gegen eine innere Lauffläche (11) geneigt sind, und wobei jeweils zumindest einer der äußersten Abschnitte (28 bzw. 26) einer nutartigen Ausnehmung (9, 7) den kleinsten Neigungswinkel aufweist. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 8/9