AT501811B1

AT501811B1 - Bearing element for motor, has metallic support material, bearing metal layer provided on support, and polymer layer consisting of preset amount of polyimide resin, molybdenum sulfide and graphite measured

Info

Publication number: AT501811B1
Application number: AT7342005A
Authority: AT
Original assignee: Miba Gleitlager Gmbh; Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2005-04-29
Filing date: 2005-04-29
Publication date: 2008-01-15
Also published as: CN1862044B; CN1862044A; AT501811A1

Abstract

The bearing element (1) has a metallic support material (2), a bearing metal layer (3) provided on support, a polymer layer (4) provided on bearing metal layer, and optionally other additional layer such as bonding film provided between layers. The polymer layer contains polyimide resin (60-80%), molybdenum sulfide (15-25%) and graphite (5-15%). The proportion of polyimide resin is preferably relative with respect to to-be-removed solvent. An independent claim is included for motor.

Description

2 AT 501 811 B12 AT 501 811 B1

Die Erfindung betrifft ein Lagerelement mit einem metallischen Stützkörper, einer darüber angeordneten Lagermetallschicht sowie einer über dieser angeordneten Polymerschicht, wobei die Polymerschicht ein Polyimidharz, Molybdändisulfid (MoS2) und Graphit umfasst, wobei der Anteil des Polyimidharzes an der Polymerschicht des Lagerelementes ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 60 % und einer oberen Grenze von 80 %, der Anteil an MoS2 ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 % und einer oberen Grenze von 25 % und der Anteil an Graphit ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 % und einer oberen Grenze von 15 %.The invention relates to a bearing element with a metallic support body, a bearing metal layer arranged above it and a polymer layer arranged above it, the polymer layer comprising a polyimide resin, molybdenum disulfide (MoS 2) and graphite, wherein the proportion of the polyimide resin to the polymer layer of the bearing element is selected from one range with a lower limit of 60% and an upper limit of 80%, the proportion of MoS2 selected is selected from a range with a lower limit of 15% and an upper limit of 25% and the proportion of graphite is selected from a range with one lower limit of 5% and an upper limit of 15%.

Beschichtungen tribologisch beanspruchter Bauteile bzw. Flächen sollen verschiedensten Anforderungen genügen. Zum einen wird eine möglichst reibungsarme Beschichtung gewünscht, welche relativ weich ist und sich dem zufolge gut an durch verschleißbedingten Abrieb sowie den Gleitpartner anpassen kann. Andererseits muss eine genügend hohe mechanische Stabilität und Festigkeit gegeben sein, um neben den statischen auch dynamische Schwingungsbelastungen aufnehmen zu können und somit die Dauerfestigkeit und die Lebensdauer zu steigern. Die Entwicklungen, beispielsweise in der Motorenindustrie, gehen in Richtung höherer spezifischer Leistungen, um insbesondere in Hinblick auf immer strenger werdende Abgasnormen den Wirkungsgrad und damit die Wirtschaftlichkeit und die Umweltverträglichkeit von Verbrennungskraftmaschinen zu erhöhen. Von dieser Entwicklung sind eine Vielzahl von Komponenten eines Verbrennungsmotors betroffen, wie beispielsweise die durch die sehr hohen Drehmomente und die zur Optimierung des Verbrennungsprozesses stetig steigenden Zünddrücke, beispielsweise eines direkteinspritzenden Turbodieselmotors, sehr hoch belasteten Radialgleitlager. Durch die leistungsfähigen Einspritzsysteme dieser Motoren werden ebenso die Komponenten der Einspritzpumpen und deren Messinstrumente bzw. durch die höheren Leistungen auch andere Bauteile, wie Stößel, Stifte oder Rollen, welche gleitbeansprucht werden, diesen hohen Belastungen ausgesetzt. Häufig werden Aluminiumlegierungen für diese Komponenten eingesetzt, da damit grundsätzlich ein gutes Verhältnis zwischen erzielbaren Eigenschaften und aufzuwendenden Kosten erreicht werden kann. Jüngste Entwicklungen auf diesem Gebiet zeigen - obwohl deren prinzipieller Einsatz in diesem Bereich bereits seit einigen Jahren bekannt ist - vermehrt den Einsatz von so genannten Gleitlacken.Coatings of tribologically stressed components or surfaces should meet a wide variety of requirements. On the one hand, a coating which is as low-friction as possible is desired, which is relatively soft and can therefore adapt well to wear-related abrasion and the sliding partner. On the other hand, a sufficiently high mechanical stability and strength must be given in order to be able to absorb not only the static but also dynamic vibration loads and thus increase the fatigue strength and the service life. The developments, for example in the engine industry, are moving in the direction of higher specific performances in order to increase the efficiency and thus the economic efficiency and the environmental compatibility of internal combustion engines, in particular with regard to increasingly stringent exhaust gas standards. From this development, a variety of components of an internal combustion engine are affected, such as by the very high torques and the continuously increasing ignition pressures for optimizing the combustion process, such as a direct-injection turbo diesel engine, very heavily loaded radial plain bearings. Due to the powerful injection systems of these engines, the components of the injection pumps and their measuring instruments or by the higher performance of other components, such as plungers, pins or rollers, which are slidably stressed, exposed to these high loads. Often, aluminum alloys are used for these components, since in principle a good relationship between achievable properties and costs can be achieved. Recent developments in this field - although their use in principle in this area has been known for some years - increasingly show the use of so-called antifriction coatings.

So beschreibt z.B. die DE 22 06 400 A einen Verbundwerkstoff mit metallischem Stützkörper und einer mittels Klebstoff mit dem Stützkörper verbundenen Reib- bzw. Gleitschicht aus thermisch hoch belastbaren Kunststoffen, die wärmhärtbare Polyimidharze und die Laufeigenschaften des Lagers verbessernde Zusätze, wie Polytetafluorethylen, metallische Lagerlegierungen oder dgl. enthält, wobei die Reib- bzw. die Gleitschicht die Polyimidharze und die die Laufeigenschaft verbessernden Zusätze als Gemisch feinkörniger oder feinpulvriger Form, und als Bindemittel Polyimid-Lack enthält, der sowohl das feinkörnige bzw. feinpulvrige Gemisch in der Reib- bzw. Gleitschicht zusammenbindet als auch die Reib- bzw. Gleitschicht selbst mit dem Stützkörper verbindet. Die Gleitschicht kann dabei zwischen 70 und 20 Gew.-% wärmehärtbare Polyimidharze und etwa 30 bis 80 Gew.-% selbstschmierende Zusätze enthalten. Als selbstschmierende Zusätze werden Graphit, Molybdändisulfid sowie Oxide genannt.Thus, e.g. DE 22 06 400 A a composite material with metallic support body and connected by means of adhesive to the support body friction or sliding layer of thermally highly resilient plastics, the thermosetting polyimide resins and the running properties of the bearing improving additives, such as polytetafluoroethylene, metallic bearing alloys or the like wherein the rubbing layer comprises the polyimide resins and the lubricity improving additives as a mixture of fine-grained or finely powdered form, and as a binder polyimide varnish which binds both the fine-grained mixture in the rubbing layer and also the friction or sliding layer itself connects to the support body. The overlay may contain between 70 and 20 wt .-% thermosetting polyimide resins and about 30 to 80 wt .-% self-lubricating additives. Self-lubricating additives include graphite, molybdenum disulfide and oxides.

Aus der EP 0 939 106 A ist ein Gleitschichtmaterial bekannt, das als Matrixmaterial PTFE oder PTFE in Kombination mit anderen Fluorthermoplasten, deren Schmelzpunkt über 260° C liegt, enthält, wobei mindestens ein pulverförmiges Polyaramid enthalten ist, dessen Anteil bezogen auf die Gesamtmenge aus PTFE oder der Mischung aus PTFE und anderen Fluorthermoplasten und dem Polyaramid 10 bis 50 Vol.-% beträgt.A sliding layer material is known from EP 0 939 106 A which contains PTFE or PTFE in combination with other fluorothermoplasts whose melting point is above 260 ° C. as the matrix material, wherein at least one pulverulent polyaramid is contained, the proportion of which based on the total amount of PTFE or the mixture of PTFE and other fluorothermoplastics and the polyaramid 10 to 50 vol .-%.

Auch in der EP 1 236 914 A ist ein Gleitlager beschrieben, welche eine Harzbeschichtung auf einer Lagermetallschicht aufweist, wobei die Harzbeschichtung ein wärmehärtbares Harz mit bestimmten physikalischen Eigenschaften in einer Menge von 70 bis 30 Vol.-% versetzt mit selbstschmierenden Zusätzen in einem Ausmaß von 30 bis 70 Vol.-% aufweist und wobei die 3 AT 501 811 B1 Härte nach Vickers nicht größer als 20 ist. Das Harz kann beispielsweise ein Polyamidimidharz sein. Als selbstschmierende Zusätze werden Molybdändisulfid, Graphit, Bornitrid, Wolframdisul-fid, Polytetrafluorethylen, Blei etc. genannt.Also described in EP 1 236 914 A is a sliding bearing having a resin coating on a bearing metal layer, wherein the resin coating comprises a thermosetting resin having certain physical properties in an amount of 70 to 30% by volume mixed with self-lubricating additives to an extent of 30 to 70 vol .-% and wherein the 3 AT 501 811 B1 hardness according to Vickers is not greater than 20. The resin may be, for example, a polyamide-imide resin. Self-lubricating additives include molybdenum disulfide, graphite, boron nitride, tungsten disulphide, polytetrafluoroethylene, lead, etc.

Polymere zur Verwendung als Beschichtungsmaterial von Gleitelementen werden auch noch in folgenden Dokumenten beschrieben: US 5,525,246 A, JP 60-1424 A, EP 0 984 182 A, JP 04-83914 A, JP 07-247493 A, GB 2 337 306 A, JP 09-79262 A, JP 2001/173644 A, DE 20 00 632 A, DE 33 43 309 A, DE 32 21 785 A, WO 97/38046 A, EP 0 340 839 A, EP 0 044 577 A, EP 0 340 838 A, DE 24 15 327 A, EP 060 725 A, DE 198 14 756 A, US 4,618,270 A, DE 25 04 833 A, FR 21 33 320 A, GB 2 384 033 B, JP 53-007780 A.Polymers for use as coating material of sliding elements are also described in the following documents: US 5,525,246 A, JP 60-1424 A, EP 0 984 182 A, JP 04-83914 A, JP 07-247493 A, GB 2 337 306 A, JP No. 09-79262 A, JP 2001/173644 A, DE 20 00 632 A, DE 33 43 309 A, DE 32 21 785 A, WO 97/38046 A, EP 0 340 839 A, EP 0 044 577 A, EP 0 340 838 A, DE 24 15 327 A, EP 060 725 A, DE 198 14 756 A, US Pat. No. 4,618,270 A, DE 25 04 833 A, FR 21 33 320 A, GB 2 384 033 B, JP 53-007780 A.

Die EP 1 065 138 A2 beschreibt eine Gleiskette für Kettenfahrzeuge, bestehend aus Kettenbuchsen, Kettenbolzen und Kettengliedern, wobei zur Bildung eines Scharniergelenks die innenliegenden Kettengliederenden auf die Kettenbuchsen und die außenliegenden Kettengliederenden auf die die Kettenbuchsen axial überragenden Enden der Kettenbolzen aufgepresst sind. Um dieses kostengünstiger herzustellen und die Lebensdauer beim Betrieb in abrasiven Medien, wie z.B. Sand oder dgl., zu verbessern, wird die Mantelfläche des Kettenbolzens und die Innenmantelfläche der Kettenbuchse mit einem Gleitlack beschichtet, der aus einem Bindemittel aus Kunststoff auf Polyamid-Polyimid-Basis oder aus Molekülstrukturen mit Amid-Imid-Monomeren besteht, der mit Molybdändisulfid und Graphit gemischt ist. Der Anteil an Molybdändisulfid am Gleitlack beträgt zwischen 10 und 30 Vol.-%, derjenige des Graphits zwischen 3 und 20 Vol.-%.EP 1 065 138 A2 describes a track chain for tracked vehicles, consisting of chain bushes, chain pins and chain links, wherein the inner chain link ends are pressed onto the chain bushes and the outer chain link ends on the chain bushes axially projecting ends of the chain pins to form a hinge joint. To make this more cost effective and reduce the life of operating in abrasive media, such as e.g. Sand or the like. To improve, the lateral surface of the chain pin and the inner surface of the chain bushing is coated with a lubricating varnish, which consists of a binder of polyamide-polyimide-based plastic or molecular structures with amide-imide monomers, with molybdenum disulfide and Graphite is mixed. The proportion of molybdenum disulfide on the bonded coating is between 10 and 30% by volume, that of graphite between 3 and 20% by volume.

Aus der US 4,532,054 A ist eine nicht metallische Zusammensetzung für Lager bekannt, welche ein Polyetherimidharz sowie als Modifizierungsmittel und Verstärkungsmittel ein Fluorpolymer, wie z.B. PTFE, einen Festschmierstoff, ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Molybdändisulfid, Graphit oder ein Silikon, Molybdändisulfid enthaltende Schmiermittel oder eine Mischung davon und als Verstärkungsmittel ein Element aus der Gruppe umfassend Glasfasern, Kohlenstofffasern, umfasst. Diese Zusammensetzung kann in eine Großzahl an Formen durch Spritzguss geformt werden.From US 4,532,054 A a non-metallic composition is known for bearings which comprise a polyetherimide resin and as modifier and reinforcing agent a fluoropolymer, e.g. PTFE, a solid lubricant selected from a group comprising molybdenum disulfide, graphite or a silicone, molybdenum disulfide-containing lubricants or a mixture thereof, and as reinforcing agent comprises an element selected from the group consisting of glass fibers, carbon fibers. This composition can be molded into a large number of molds by injection molding.

Die US 2003/0134141 A1 beschreibt ein Kreuzkopflager für einen Schiffsmotor, umfassend eine Lagerlegierungsschicht und eine Beschichtung, die ein synthetisches Harz umfasst und an die Lagerlegierungsschicht gebunden ist. Die Beschichtung kann weiters einen Festschmierstoff, Hartpartikel oder ein Metallpulver enthalten. Der Harzanteil der Beschichtung kann zwischen 30 und 95 Vol.-% betragen, jener des Festschmierstoffes zwischen 5 und 70 Vol.-%, jener der Hartpartikel soll nicht mehr als 5 Vol.-% betragen und der Anteil an dem Metallpulver soll nicht mehr als 10 Vol.-% betragen.US 2003/0134141 A1 describes a crosshead bearing for a marine engine comprising a bearing alloy layer and a coating comprising a synthetic resin bonded to the bearing alloy layer. The coating may further contain a solid lubricant, hard particles or a metal powder. The resin content of the coating may be between 30 and 95% by volume, that of the solid lubricant between 5 and 70% by volume, that of the hard particles should not exceed 5% by volume and the proportion of the metal powder should not exceed 10 vol .-% amount.

Die DE 101 07 129 A1 beschreibt eine Riemenspannungs-Einstellungsvorrichtung, die auch dann, wenn das Gleitlager durch die Wärme eines Automobilmotors auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, weniger dazu neigt, abgenutzt zu werden, und in der die Gelenkwelle nicht festfrisst. Die Riemenspannungs-Einstellungsvorrichtung weist eine stationäre Gelenkwelle, einen auf der Gelenkwelle mittels eines Gleitlagers aus einem synthetischen Harz drehbar gelagertem Arm, eine Spannrolle, die auf den Arm an einem Ende desselben befestigt ist, um einen Riemen zu spannen, und einen Dämpfer, der eine Kolbenstange aufweist, die an das andere Ende des Armes anstößt, auf. Die Spannrolle wird durch Kippen des Arms unter der Einwirkung der Kraft der Kolbenstange gegen den Riemen gepresst, wodurch die Spannung des Riemens eingestellt wird. Die innere Umfangsoberfläche des genannten Gleitlagers, die mit der genannten Gelenkwelle in Gleitkontakt steht, ist so geformt, dass sie eine Oberflächenrauheit (Ra) von nicht mehr als 6,3 pm aufweist. Das Gleitlager ist hergestellt aus einer Harzzusammensetzung, die 65 bis 85 Vol.-% eines thermoplastischen Polyimidharzes, eines aromatischen Polyetherketonharzes oder einer Mischung der Harze und 15 bis 35 Vol.-% eines Tetrafluorethylenharzes 4 AT 501 811 B1 umfasst. In der Harzzusammensetzung kann ferner 1 bis 5 Vol.-% Graphit enthalten sein.DE 101 07 129 A1 describes a belt tension adjustment device which, even when the sliding bearing is heated to a high temperature by the heat of an automobile engine, is less prone to wear and in which the propeller shaft does not seize. The belt tension adjusting device comprises a stationary propeller shaft, an arm rotatably supported on the propeller shaft by means of a synthetic resin journal bearing, a tensioning roller mounted on the arm at one end thereof to tension a belt, and a damper comprising a belt Piston rod, which abuts the other end of the arm, on. The tension roller is pressed against the belt by tilting the arm under the force of the piston rod, thereby adjusting the tension of the belt. The inner peripheral surface of said journal bearing, which is in sliding contact with said hinge shaft, is formed to have a surface roughness (Ra) of not more than 6.3 μm. The sliding bearing is made of a resin composition comprising 65 to 85% by volume of a thermoplastic polyimide resin, an aromatic polyether ketone resin or a mixture of the resins and 15 to 35% by volume of a tetrafluoroethylene resin 4 AT 501 811 B1. The resin composition may further contain from 1 to 5% by volume of graphite.

Aus der US 5,217,814 A ist es bekannt, auf ein Sintergleitlager, bestehend aus einer metallischen Stützschicht und einer kupferbasierenden Sinterschicht zur Verbesserung der Gleiteigenschaften die Poren der Sinterschicht mit einem Harz und einem Festschmierstoff zu füllen. Die Kupferpartikel weisen einen Durchmesser von 30 bis 200 pm auf, die Porosität der Sinterschicht beträgt zwischen 5 und 70 %. Als Festschmierstoffe werden MoS2 und Graphit verwendet. Der Anteil der Zusätze beträgt in Summe zwischen 30 und 80 Gew.-%. Dabei ist Molyb-dändisulfid in einem Anteil zwischen 10 und 50 Gew.-% und Graphit in einem Anteil zwischen 2 und 40 Gew.-% enthalten. Das Harz kann unter anderem auch ein Polyamidimid sein. Der Anteil des Harzes liegt bevorzugt im Bereich zwischen 20 und 70 Gew.-%.From US Pat. No. 5,217,814 A, it is known to fill the pores of the sintered layer with a resin and a solid lubricant on a sintered sliding bearing consisting of a metallic support layer and a copper-based sintered layer to improve the sliding properties. The copper particles have a diameter of 30 to 200 pm, the porosity of the sintered layer is between 5 and 70%. As solid lubricants MoS2 and graphite are used. The proportion of additives is in total between 30 and 80 wt .-%. In this case, molybdenum disulfide is present in a proportion of between 10 and 50% by weight and graphite in a proportion of between 2 and 40% by weight. The resin may inter alia be a polyamide-imide. The proportion of the resin is preferably in the range between 20 and 70 wt .-%.

Die US 2002/0155304 A1 beschreibt ein Gleitlager mit einer Lagerlegierungsschicht und einer darauf angeordneten Harzschicht. Diese enthält Polybenzimidazol und einen Festschmierstoff. Die Harzschicht wird auf die aufgeraute Oberfläche der Lagermetallschicht aufgetragen. Als Bindeschicht zwischen der Lagerlegierungsschicht und der Harzschicht kann eine polyamidi-midbasierende Harzschicht verwendet werden.US 2002/0155304 A1 describes a sliding bearing with a bearing alloy layer and a resin layer arranged thereon. This contains polybenzimidazole and a solid lubricant. The resin layer is applied to the roughened surface of the bearing metal layer. As a bonding layer between the bearing alloy layer and the resin layer, a polyamide-imide-based resin layer may be used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lagerelement mit einer Polymerbeschichtung zur Verfügung zu stellen, welches verbesserte Eigenschaften aufweist.The invention has for its object to provide a bearing element with a polymer coating available, which has improved properties.

Diese Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass MoS2 -Plättchen enthalten sind, die eine mittlere Länge, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10 pm und einer oberen Grenze von 40 pm und eine mittlere Breite, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10 pm und einer oberen Grenze von 40 pm und eine mittlere Höhe, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2 nm und einer oberen Grenze von 20 nm aufweisen.This object of the invention is achieved by including MoS2 platelets having an average length selected from a range with a lower limit of 10 pm and an upper limit of 40 pm and a mean width selected from a range with a lower limit Having a limit of 10 pm and an upper limit of 40 pm and an average height selected from a range with a lower limit of 2 nm and an upper limit of 20 nm.

Im Vergleich zu bereits im Gleitlagerbereich verwendeten Gleitlackbeschichtungen, zeigt die Zusammensetzung überraschenderweise, trotz des hohen Anteils an MoS2 und Graphit im Polyimidharz, eine nicht zu erwartende Verbesserung der Verschleißfestigkeit des Lagerelementes. Nicht zu erwartend deshalb, da mit abnehmenden Polyimidharz, das u.a. als Bindemittel für die reibungsvermindernden Zusätze angesehen werden kann, zu erwarten wäre, dass der Zusammenhalt der Schicht verschlechtert wird, dass diese letztendlich „zerbröselt“. Durch den gewählten Anteil an MoS2 und Graphit, insbesondere das Verhältnis des Anteils an MoS2 zu Graphit, tritt dies nicht auf, wobei die Anmelderin zum gegenständlichen Zeitpunkt hierfür keine erklärende Theorie hat. Es wird jedoch eine Interaktion zwischen den MoS2 - und Graphitteilchen vermutet.Compared to bonded coatings already used in plain bearing applications, surprisingly, despite the high content of MoS 2 and graphite in the polyimide resin, the composition exhibits an unexpected improvement in the wear resistance of the bearing element. Not to be expected therefore, since with decreasing polyimide resin, the u.a. As a binder for the friction-reducing additives would be expected that the cohesion of the layer is deteriorated that this ultimately "crumbles". Due to the selected proportion of MoS2 and graphite, in particular the ratio of the proportion of MoS2 to graphite, this does not occur, whereby the applicant has no explanatory theory for this purpose at the time. However, an interaction between the MoS2 and graphite particles is suspected.

Neben der verbesserten Verschleißfestigkeit wird mit dem erfindungsgemäßen Lagerelement weiters eine Verbesserung des Kavitationswiderstandes erreicht. Darüber hinaus wurde auch eine verminderte Korrosionsanfälligkeit festgestellt.In addition to the improved wear resistance, an improvement of the cavitation resistance is achieved with the bearing element according to the invention. In addition, a reduced susceptibility to corrosion was found.

Von Vorteil ist weiters, dass die erfindungsgemäße Polymerschicht direkt auf die Lagermetallschicht aufgebracht werden kann, d.h. dass eine, bei herkömmlichen aus dem Stand der Technik bekannten Gleitlagern üblicherweise verwendete, Nickelschicht als Diffusionssperre nicht mehr erforderlich ist, sodass ein erfindungsgemäßes Lagerelement nicht nur hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaft zumindest gleichwertig mit üblichen Mehrschichtgleitlagern ist, sondern darüber hinaus ein entsprechender Kostenvorteil bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Lagerelementes erzielt werden kann.It is also advantageous that the polymer layer according to the invention can be applied directly to the bearing metal layer, i. that a, commonly used in conventional sliding bearings known from the prior art, nickel layer is no longer required as a diffusion barrier, so that a bearing element of the invention is not only at least equivalent to conventional multilayer plain bearings in terms of its mechanical property, but also a corresponding cost advantage in the production of Inventive bearing element can be achieved.

Weiters ist von Vorteil, dass die erfindungsgemäße Polymerschicht nicht auf spezielle Lagerelemente beschränkt ist, sondern nach derzeitigem Wissen auf jedem Lagermetall aufgetragen werden kann. 5 AT 501 811 B1Furthermore, it is advantageous that the polymer layer according to the invention is not limited to special bearing elements, but according to current knowledge can be applied to any bearing metal. 5 AT 501 811 B1

In Ausführungsvarianten der Erfindung kann der Anteil des Polyimidharzes ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 65 % und einer oberen Grenze von 75 % bzw. einer unteren Grenze von 67,5 % und einer oberen Grenze von 72,5 % bzw. kann der Anteil des Polyimidharzes 70 % betragen.In embodiments of the invention, the proportion of the polyimide resin may be selected from a range having a lower limit of 65% and an upper limit of 75% and a lower limit of 67.5% and an upper limit of 72.5%, respectively the proportion of the polyimide resin is 70%.

Ebenso ist es vorteilhaft, dass der Anteil von MoS2 ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 17 % und einer oberen Grenze von 22 % bzw. einer unteren Grenze von 18,5 % und einer oberen Grenze von 21,5 % bzw. dass der Anteil von MoS2 20 % beträgt.It is also advantageous that the proportion of MoS2 is selected from a range with a lower limit of 17% and an upper limit of 22% or a lower limit of 18.5% and an upper limit of 21.5% or that the proportion of MoS2 is 20%.

Des weiteren ist in Weiterbildungen vorgesehen, dass der Anteil an Graphit ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 7 % und einer oberen Grenze von 13 % bzw. einer oberen Grenze von 8,5 % und einer oberen Grenze von 11,5 % bzw. dass der Anteil an Graphit 10 % beträgt.Furthermore, it is provided in further developments that the proportion of graphite selected from a range with a lower limit of 7% and an upper limit of 13% and an upper limit of 8.5% and an upper limit of 11.5% or that the proportion of graphite is 10%.

Bei all diesen Ausführungsvarianten - bzw. bei sämtlichen noch folgenden Angaben zu unteren und oberen Bereichsgrenzen - ist es möglich, dass die jeweiligen Anteile bei Bedarf auch aus den jeweiligen Randbereichen zwischen den unteren Grenzen bzw. oberen Grenzen ausgewählt werden.In all these variants - or for all the following information on lower and upper range limits - it is possible that the respective proportions are also selected from the respective edge regions between the lower limits and upper limits if required.

Als besondere vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn als Polyimidharz für die Polymerschicht ein Polyamidimidharz verwendet wird.It has proven to be particularly advantageous if a polyamideimide resin is used as the polyimide resin for the polymer layer.

Durch die voranstehend genannten Maßnahmen ist es nicht nur möglich eine Optimierung hinsichtlich sämtlicher Eigenschaften der Polymerschicht zu erreichen, sondern ist es damit auch möglich gezielt einzelne Eigenschaften, wie z.B. die Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, den Widerstand gegen die Reibverschweißung, etc., an den jeweiligen Einsatzfall anzupassen, selbst wenn damit einhergeht, dass die weiteren Eigenschaften der Polymerschicht nicht im selben Ausmaß verbessert werden.By means of the above-mentioned measures, it is not only possible to achieve an optimization with respect to all the properties of the polymer layer, but it is also possible with it to selectively effect individual properties, e.g. Wear resistance, corrosion resistance, resistance to friction welding, etc., adapt to the particular application, even if it goes along with the fact that the other properties of the polymer layer are not improved to the same extent.

Die MoS2 -Plättchen können auch eine mittlere Länge, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 pm und einer oberen Grenze von 35 pm bzw. einer unteren Grenze von 18 pm und einer oberen Grenze von 25 pm und eine mittlere Breite, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von einer unteren Grenze von 15 pm und einer oberen Grenze von 35 pm, bzw. einer unteren Grenze von 18 pm und einer oberen Grenze von 25 pm und eine mittlere Höhe, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von einer unteren Grenze von 5 nm und einer oberen Grenze von 15 nm bzw. einer unteren Grenze von 5 nm und einer oberen Grenze von 8 nm aufweisen.The MoS2 platelets may also have an average length selected from a range with a lower limit of 15 pm and an upper limit of 35 pm or a lower limit of 18 pm and an upper limit of 25 pm and an average width selected from a range having a lower limit of a lower limit of 15 pm and an upper limit of 35 pm, or a lower limit of 18 pm and an upper limit of 25 pm, and an average height selected from a range having a lower limit of a lower limit of 5 nm and an upper limit of 15 nm and a lower limit of 5 nm and an upper limit of 8 nm.

Ebenso ist es möglich, dass ein Graphit mit einer Korngröße, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2 pm und einer oberen Grenze von 8 pm enthalten ist.It is also possible that a graphite with a grain size selected from a range with a lower limit of 2 pm and an upper limit of 8 pm is included.

Das Verhältnis von MoS2 zu Graphit kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1,5 : 1 und einer oberen Grenze von 4,5: 1.The ratio of MoS2 to graphite may be selected according to an embodiment of the invention from a range with a lower limit of 1.5: 1 and an upper limit of 4.5: 1.

Es kann damit das selbstschmierende Verhalten der Polymerschicht über weite Grenzen variiert werden, sodass gegebenenfalls unter Berücksichtigung der jeweiligen Anteile an MoS2 bzw. Graphit, d.h. bei Variierung der Anteilsverhältnisse diese beiden Zusatzstoffe zum Polyimidharz, wiederum zumindest einen der Eigenschaften der Polymerschicht dem jeweiligen Anwendungsfall besonders angepasst werden kann.It is thus possible to vary the self-lubricating behavior of the polymer layer over wide limits, so that, if appropriate taking into account the respective proportions of MoS 2 or graphite, i. If the proportions of these two additives to the polyimide resin vary, in turn at least one of the properties of the polymer layer can be particularly adapted to the respective application.

Die Lagermetallschicht kann durch eine Legierung gebildet sein, ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Aluminiumbasislegierungen, Zinnbasislegierungen, Bleibasislegierungen, Kupferbasislegierungen, CuPb-Basislegierungen, AISn-Basislegierungen, Legierungen auf AlZn-, AlSi-, AlSnSi-, CuAI-, CuSn-, CuZn-, CuSnZn-, CuZnSn-, CuBi- sowie AIBi-Basis, wobei diese 6 AT 501 811 B1 hinlänglich in Bezug auf ihre Eigenschaften aus der einschlägigen Literatur zu Lagerelementen bekannt sind, sodass sich eine weitere Erörterung an dieser Stelle erübrigt. Es wird dadurch der Vorteil erreicht, dass die Haftfestigkeit der Polymerschicht auf diesen Lagermetallstoffen auch ohne die Verwendung von gegebenenfalls erforderlichen Haftvermittlerschichten verbessert ist.The bearing metal layer may be formed by an alloy selected from a group comprising aluminum-base alloys, tin-based alloys, lead-based alloys, copper-based alloys, CuPb-based alloys, AISn-based alloys, alloys on AlZn, AlSi, AlSnSi, CuAI, CuSn, CuZn, CuSnZn, CuZnSn, CuBi and AIBi base, these 6 AT 501 811 B1 are well known in terms of their properties from the relevant literature on bearing elements, so that further discussion at this point is unnecessary. It is thereby achieved the advantage that the adhesion of the polymer layer is improved on these bearing metal materials even without the use of any required adhesion promoter layers.

Ebenso ist es möglich, insbesondere bei einer ausreichenden Haftfestigkeit, dass die Lagermetallschicht direkt auf dem Stützkörper angeordnet ist, also wiederum ohne die Anordnung von Zwischenschichten und Haftvermittlern, wodurch sich der Aufbau des Lagerelementes vereinfachen lässt und damit gegebenenfalls auch die Herstellungskosten gesenkt werden können.It is also possible, in particular with a sufficient adhesive strength, that the bearing metal layer is arranged directly on the support body, ie again without the arrangement of intermediate layers and adhesion promoters, whereby the structure of the bearing element can be simplified and thus, if necessary, the manufacturing costs can be reduced.

Als vorteilhaft hat sich im Zuge der Erprobung des erfindungsgemäßen Lagerelementes auch herausgestellt, dass es von Vorteil ist, wenn die Oberfläche der Polymerschicht einen arithmetischen Mittenrauwert Ra nach DIN EN ISO 4287 bzw. ASME B 46.1 aufweist, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,2 pm und einer oberen Grenze von 1,5 pm bzw. einer unteren Grenze von 0,5 pm und einer oberen Grenze von 1,0 pm bzw. einer unteren Grenze von 0,8 pm und einer oberen Grenze von 0,9 pm, bzw. wenn gemäß weiteren Ausführungsvarianten die Oberfläche der Polymerschicht eine maximale Rauheitsprofilhöhe Rz nach DIN EN ISO 4287 bzw. ASME B 46.1 aufweist, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,5 pm und einer oberen Grenze von 10 pm bzw. einer unteren Grenze von 3 pm und einer oberen Grenze von 8 pm bzw. einer unteren Grenze von 5 pm und einer oberen Grenze von 6 pm.It has also proved to be advantageous in the course of testing the bearing element according to the invention that it is advantageous if the surface of the polymer layer has an arithmetic mean roughness Ra according to DIN EN ISO 4287 or ASME B 46.1 selected from a range with a lower limit of 0.2 pm and an upper limit of 1.5 pm or a lower limit of 0.5 pm and an upper limit of 1.0 pm or a lower limit of 0.8 pm and an upper limit of 0.9 pm, or if according to further embodiments, the surface of the polymer layer has a maximum roughness profile height Rz according to DIN EN ISO 4287 or ASME B 46.1, selected from a range with a lower limit of 0.5 pm and an upper limit of 10 pm or a lower limit of 3 pm and an upper limit of 8 pm or a lower limit of 5 pm and an upper limit of 6 pm.

Durch diese Maßnahmen wird einerseits erreicht, dass während der Einlaufphase aufgrund der Profilspitzen eine - in Bezug auf die gesamte innere Oberfläche des Lagerelementes gesehen -geringere Kontaktfläche zur zu lagernden Welle ausgebildet wird und damit eine geringere Reibung, als allein aufgrund der Materialauswahl bzw. einer Polyimidharz-Stahl-Paarung zu erwarten wäre, vorherrscht und andererseits nach dieser Einlaufphase dieser Spitzen gegebenenfalls soweit abgeschliffen sind, dass die Lagerung die erforderlichen Spieltoleranzen aufweist.These measures on the one hand achieved that during the break-in phase due to the profile tips - seen in relation to the entire inner surface of the bearing element -erer contact surface is formed to be supported shaft and thus a lower friction, than solely due to the choice of materials or a polyimide resin -Stahl mating would be expected prevails and on the other hand, after this run-in phase of these tips, if necessary, ground down so far that the storage has the required clearance tolerances.

Die Polymerschicht kann eine mittlere Dicke aufweisen, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 1 pm und einer oberen Grenze von 40 pm bzw. einer unteren Grenze von 3 pm und einer oberen Grenze von 30 pm bzw. einer unteren Grenze von 4 pm und einer oberen Grenze von 25 pm, wodurch das Lagerelement wiederum an den jeweiligen Anwendungsfall, wie z.B. Großlager oder Kleinlager, angepasst werden kann und damit bei langfristig zuverlässig sichergestellten, gleichbleibenden Eigenschaften des Lagerelementes eine entsprechende Kostenoptimierung erzielbar ist.The polymer layer may have an average thickness selected from a range with a lower limit of 1 pm and an upper limit of 40 pm or a lower limit of 3 pm and an upper limit of 30 pm and a lower limit of 4 pm and an upper limit of 25 pm, whereby the bearing element in turn to the particular application, such as Large storage or small storage, can be adjusted and thus in long-term reliable seized, consistent properties of the bearing element a corresponding cost optimization can be achieved.

Insbesondere ist das Lagerelement als Gleitlagerschale bzw. -halbschale oder Lagerbüchse ausgebildet.In particular, the bearing element is designed as a plain bearing shell or half shell or bearing bush.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.For a better understanding of the invention, this will be explained in more detail with reference to the following figures.

Es zeigen jeweils in schematisch vereinfachter Darstellung:Each shows in a schematically simplified representation:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Lagerelement in Form einer Gleitlagerhalbschale;1 shows an inventive bearing element in the form of a plain bearing half shell.

Fig. 2 ein Diagramm, in dem die jeweilige Grenzlast in Abhängigkeit von variierenden Anteilen an MoS2 und Graphit, dargestellt ist.Fig. 2 is a diagram in which the respective limit load in dependence on varying proportions of MoS2 and graphite, is shown.

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, 7 AT 501 811 B1 seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.By way of introduction, it should be noted that in the differently described embodiments, the same parts are provided with the same reference numerals or the same component names, wherein the disclosures contained in the entire description can be mutatis mutandis to the same parts with the same reference numerals or component names. Also, the location information chosen in the description, such as above, below, 7 AT 501 811 B1 side, etc. referred to the directly described and illustrated figure and are to be transferred to the new situation in a change in position mutatis mutandis. Furthermore, individual features or combinations of features from the different exemplary embodiments shown and described can also represent independent, inventive or inventive solutions.

Das Lagerelement 1 nach Fig. 1 ist aus einem Stützkörper 2, einer Lagermetallschicht 3 sowie einer Polymerschicht 4 als Laufschicht aufgebaut. Der Stützkörper 2 besteht üblicherweise aus Stahl, kann aber selbstverständlich auch aus vergleichbaren Werkstoffen bestehen, mit welchen die selbe bzw. eine ähnliche Funktion, nämlich die Bereitstellung der mechanischen Festigkeit des Lagerelementes 1, realisiert werden kann. Die mechanische Festigkeit des gesamten Lagerelementes 1 ist dabei abhängig vom jeweiligen Einsatzgebiet, sodass beispielsweise auch verschiedenste Kupferlegierungen, wie z.B. Messing, Bronzen, Verwendung finden können. Zudem wird durch den Stützkörper 2 eine gewisse Formstabilität gewährleistet.The bearing element 1 according to FIG. 1 is constructed from a supporting body 2, a bearing metal layer 3 and a polymer layer 4 as a running layer. The support body 2 is usually made of steel, but can of course also consist of comparable materials, with which the same or a similar function, namely the provision of the mechanical strength of the bearing element 1, can be realized. The mechanical strength of the entire bearing element 1 is dependent on the particular field of use, so that, for example, a wide variety of copper alloys, such as. Brass, bronzes, can be used. In addition, a certain dimensional stability is ensured by the support body 2.

Die Lagermetallschicht 3 ist durch eine Lagermetalllegierung gebildet. Diese besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus einer Aluminiummatrix in der zumindest eine Weichphase sowie Hartpartikel eingelagert sind. Die zumindest eine Weichphase kann dabei durch zumindest ein Element aus einer ersten Elementgruppe umfassend Zinn, Antimon, Indium und Wismut gebildet sein. Die Hartpartikel können z.B. aus zumindest einem Element aus einer zweiten Elementgruppe umfassend Kupfer, Mangan, Kobalt, Chrom und Eisen bzw. durch die Elemente Scandium und/oder Zirkonium gebildet sein. Ebenfalls möglich ist, dass diese Hartpartikel durch intermetallische Phasen insbesondere aus den letztgenannten Elementen bzw. den Elementen der zweiten Elementgruppe mit Aluminium bzw. durch aus den genannten Elementen gebildete intermetallische Phasen aufgebaut sind.The bearing metal layer 3 is formed by a bearing metal alloy. This consists in this embodiment of an aluminum matrix in which at least one soft phase and hard particles are embedded. The at least one soft phase can be formed by at least one element from a first elemental group comprising tin, antimony, indium and bismuth. The hard particles may e.g. be formed of at least one element of a second element group comprising copper, manganese, cobalt, chromium and iron or by the elements scandium and / or zirconium. It is also possible that these hard particles are constructed by intermetallic phases, in particular from the latter elements or the elements of the second element group with aluminum or by intermetallic phases formed from said elements.

Selbstverständlich können aber auch jegliche andere, aus dem Stand der Technik bekannte Weichphasen und/oder Hartpartikel in der Lagermetalllegierung enthalten sein.Of course, however, any other known from the prior art soft phases and / or hard particles may be included in the bearing metal alloy.

Mit Hilfe der Weichphase ist es möglich, dem Lagerelement 1 Notlaufeigenschaften zu verleihen, wenn in der Polymerschicht 4 infolge des Betriebes des Lagerelementes 1 Fehlstellen entstehen und somit die Lagermetallschicht 3 zumindest annähernd direkt mit einem zu lagernden Bauteil, wie z.B. einer Welle, in Kontakt kommt. Es wird damit dem Lagerelement 1 auch eine Einbettfähigkeit für aus dem Abrieb infolge der Verwendung des Lagerelementes 1 stammende Festpartikel verliehen. Die Hartpartikel verleihen der Aluminiumlegierung die erforderliche mechanische Festigkeit.With the aid of the soft phase, it is possible to impart runflatment properties to the bearing element 1 if defects occur in the polymer layer 4 as a result of the operation of the bearing element 1 and thus the bearing metal layer 3 is at least approximately directly connected to a component to be supported, e.g. a wave, comes into contact. Thus, the bearing element 1 is also given an embedding capability for solid particles originating from the abrasion as a result of the use of the bearing element 1. The hard particles give the aluminum alloy the required mechanical strength.

Als Lagermetallschicht 3 eignen sich insbesondere Legierungen auf Zinn-, Wismut-, Indium-, Blei- oder Aluminiumbasis sowie Legierungen auf, gegebenenfalls hochbleihältiger, CuPb- oder auf AISn- bzw. auf AIBi-Basis. Insbesondere sind höherzinnhältige Zinnbasislegierungen von Vorteil. Auch bleifrei Kupferbasislegierungen sind verwendbar.As bearing metal layer 3, in particular alloys based on tin, bismuth, indium, lead or aluminum as well as alloys based on, optionally high lead, CuPb or AISn or on AIBi basis. In particular, higher tin-containing tin-based alloys are advantageous. Lead-free copper-based alloys are also usable.

Ersetzbare Lagermetalle auf Kupferbasis wären beispielsweise CuPb22Sn2, CuPb10Sn10, CuPb15Sn7, CuSn6, CuSn4 Zn1. Insbesondere bleifreie Kupferlegierungen auf CuAI-, CuSn-, CuZn-, CuSnZn-, CuZnSn- sowie CuBi-Basis sind in Hinblick auf die geringere Umweltbelastung von Vorteil.Replaceable bearing metals based on copper would be, for example, CuPb22Sn2, CuPb10Sn10, CuPb15Sn7, CuSn6, CuSn4Zn1. In particular, lead-free copper alloys based on CuAl, CuSn, CuZn, CuSnZn, CuZnSn and CuBi are advantageous in view of the lower environmental impact.

Ersetzbare Lagermetalle auf Zinnbasis wären beispielsweise SnSb8Cu4, SnSb12Cu6Pb.Replaceable tin-based bearing metals would be, for example, SnSb8Cu4, SnSb12Cu6Pb.

Ersetzbare Lagermetalle auf Bleibasis wären beispielsweise PbSb10Sn6, PbSb15Sn10, PbSb15SnAs.Replaceable lead-based bearing metals would be, for example, PbSb10Sn6, PbSb15Sn10, PbSb15SnAs.

Lagermetalle auf Aluminiumbasis können z.B. AISn40, AISn20, AISn25, AISn10, AISn6, etc. bilden. 8 AT 501 811 B1Aluminum-based bearing metals may e.g. AISn40, AISn20, AISn25, AISn10, AISn6, etc. 8 AT 501 811 B1

Es ist weiters möglich Lagermetalle auf AIZn-Basis, wie z.B. AIZn4SiPb, oder AISi-Basis, wie z.B. AISi11CuMgNi, oder AISnSi-Basis, wie z.B. AISn20Si4, zu verwenden.It is also possible to use AIZn-based bearing metals, e.g. AIZn4SiPb, or AISi base, e.g. AISi11CuMgNi, or AISnSi base, e.g. AISn20Si4, to use.

Erfindungsgemäß besteht die Polymerschicht 4 aus einem Polyimidharz, Molybdändisulfid, sowie Graphit, wobei der Anteil des Polyimidharzes an der Polymerschicht 4 ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 60 % und einer oberen Grenze von 80 %, der Anteil MoS2, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 % und einer oberen Grenze von 25 % und der Anteil an Graphit, ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 % und einer oberen Grenze von 15 %.According to the invention, the polymer layer 4 consists of a polyimide resin, molybdenum disulfide, and graphite, wherein the proportion of the polyimide resin on the polymer layer 4 is selected from a range with a lower limit of 60% and an upper limit of 80%, the MoS2 portion selected from a Range with a lower limit of 15% and an upper limit of 25% and the proportion of graphite selected from a range with a lower limit of 5% and an upper limit of 15%.

Falls erforderlich, kann diese Polymerschicht 4 zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit weitere Zusätze enthalten, wie beispielsweise Fasermatrizes, wie z.B. Aramidfasem, Hartstoffe, wie z.B. Carbide, Oxide, Nitride. Derartige Zusatzstoffe sind bereits aus dem Stand der Technik für diese Art von Polymerschichten 4 für Lagerelemente 1 bekannt, beispielsweise aus der EP 1 263 914 A1. So ist es z.B. möglich Hartstoffe aus Cr02, FE3O4, PbO, ZnO, CdO, AI2O3, Si02, Sn02, SiC, Si3N4 zu verwenden, wobei sich deren Anteil in den üblichen Grenzen, wie z.B. in dieser EP-A1 angeführt, bewegen kann.If necessary, this polymer layer 4 may contain further additives to increase the mechanical strength, such as fiber matrices, such as e.g. Aramid fibers, hard materials, e.g. Carbides, oxides, nitrides. Such additives are already known from the prior art for this type of polymer layers 4 for bearing elements 1, for example from EP 1 263 914 A1. So it is e.g. it is possible to use hard materials of CrO 2, Fe 3 O 4, PbO, ZnO, CdO, Al 2 O 3, SiO 2, SnO 2, SiC, Si 3 N 4, the proportion of which being within the usual limits, e.g. cited in this EP-A1.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn Hartpartikel zur Anpassung des Reibwertes verwendet werden, welche bereits in der Laufschicht 3 enthalten sind.It is particularly advantageous if hard particles are used to adjust the coefficient of friction, which are already contained in the overlay layer 3.

Es ist insbesondere auch von Vorteil, wenn ein Verhältnis zwischen den Anteilen von MoS2 und Graphit in der Polymerschicht 4 ausgewählt ist aus einem Bereich von 1,5:1 bis 4,5:1, beispielsweise 1,5:1 bis 2,5:1.It is also particularly advantageous if a ratio between the proportions of MoS 2 and graphite in the polymer layer 4 is selected from a range of 1.5: 1 to 4.5: 1, for example 1.5: 1 to 2.5: 1.

Mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung für die Polymerschicht 4 ist es möglich, eine Laufschicht mit guten Gleit- und Notlaufeigenschaften, die gegebenenfalls sogar einen Trockenlauf ermöglicht, zu realisieren. Diese zeichnet sich insbesondere durch Wartungsarmut auf. Es ist ein schmierstoffarmer bzw. schmierstofffreier Betrieb möglich.With the composition according to the invention for the polymer layer 4, it is possible to realize a running layer with good sliding and emergency running properties, which possibly even allows dry running. This is characterized in particular by low maintenance. It is a low-lubricant or lubrication-free operation possible.

Gebendenfalls lässt sich eine Schmierung durch Wasser erzielen, was insbesondere von Vorteil ist, wenn das erfindungsgemäße Lagerelement 1 z.B. für Pumpen verwendet wird. Neben einer entsprechenden Gewichtsreduzierung ist auch eine geringere Kantenpressungsempfindlichkeit beobachtbar.If necessary, lubrication by water can be achieved, which is particularly advantageous when the bearing element 1 according to the invention is used e.g. used for pumps. In addition to a corresponding weight reduction, a lower edge pressure sensitivity is observable.

Das erfindungsgemäße Lagerelement 1 kann anstelle der Ausbildung als Gleitlagerhalbschale, wie in Fig. 1 dargestellt, auch anderwärtig verwendet werden, beispielsweise als Anlaufring, Gleitbuchse, etc., insbesondere zur Verwendung in der Motorenindustrie.The bearing element 1 according to the invention can also be used elsewhere, for example as a stop ring, slide bushing, etc., in particular for use in the engine industry, instead of forming a plain bearing half shell, as shown in FIG.

In der Tabelle 1 sind Beispiele für Zusammensetzungen, ausgewählt aus den erfindungsgemäßen Bereichen der Anteile des Polyimidharzes, von MoS2 sowie Graphit für die Polymerschicht 4 zusammengestellt, wobei diese selbstverständlich nicht beschränkend für die Erfindung verstanden werden sollen, sondern diese Beispiele lediglich den Erfindungscharakter belegen.Table 1 lists examples of compositions selected from the ranges according to the invention of the proportions of the polyimide resin, of MoS 2 and graphite for the polymer layer 4; these are, of course, not intended to be limiting for the invention, but these examples merely show the inventive character.

Tabelle 1:Table 1:

Nr. PA I (%) MoS2 (%) Graphit (%) 1 60 25 15 2 62 25 13 3 65 20 15 9 AT 501 811 B1No. PA I (%) MoS 2 (%) Graphite (%) 1 60 25 15 2 62 25 13 3 65 20 15 9 AT 501 811 B1

Nr. PA I (%) MoS2 (%) Graphit (%) 4 68 17 15 5 70 20 10 6 72 20 8 7 61 25 14 8 65 23 12 9 70 25 5 10 75 15 10 11 65 25 10 12 77 15 8 13 78 12 10 14 80 15 5No. PA I (%) MoS 2 (%) Graphite (%) 4 68 17 15 5 70 20 10 6 72 20 8 7 61 25 14 8 65 23 12 9 70 25 5 10 75 15 10 11 65 25 10 12 77 15 8 13 78 12 10 14 80 15 5

Mit diesen Zusammensetzung wurden jeweils Lagerelemente 1 hergestellt, bestehend aus einer Stahlstützschale, auf der ein CuPb22Sn2 Lagermetall und darauf die Polymerschicht 4 aufgebracht ist. Es hat sich in den folgenden Untersuchungen gezeigt, dass sich mit diesen Zusammensetzung sehr ähnliche Eigenschaften des Lagerelementes 1 ergeben, sodass im Folgenden lediglich beispielhaft diese Eigenschaften anhand eines Lagerelementes 1 diskutiert werden mit einer Polymerschicht 4, enthaltend 70 % Polyimidharz, 20 % MoS2 und 10% Graphit.With this composition, bearing elements 1 were each made, consisting of a steel support shell, on which a CuPb22Sn2 bearing metal and thereon the polymer layer 4 is applied. It has been shown in the following investigations that very similar properties of the bearing element 1 result with this composition, so that only by way of example these properties will be discussed with reference to a bearing element 1 with a polymer layer 4 containing 70% polyimide resin, 20% MoS 2 and 10 % Graphite.

Bezogen auf eine Grenzlast gegen Reibverschweißung von 100 % für dieses erfindungsgemäße Lager zeigt im Vergleich dazu ein Standardlager aus dem Stand der Technik mit einer PTFE-Beschichtung auf AISn 40 lediglich einen um ca. 87 % schlechteren Wert unter denselben Versuchsbedingungen.In comparison with a limit load against friction welding of 100% for this bearing according to the invention, in comparison, a standard bearing of the prior art with a PTFE coating on AISn 40 only shows a value which is worse by about 87% under the same experimental conditions.

Die Verschleißfestigkeit wurde an einem Lager mit denselben Abmessungen und denselben Schmierbedingungen gemessen. Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäße Polymerschicht 4 im Vergleich mit einer PTFE-Schicht einem ca. 8 mal besseren Wert bzgl. der Verschleißfestigkeit erreicht.Wear resistance was measured on a bearing with the same dimensions and lubrication conditions. It has been found that the polymer layer 4 according to the invention achieves an approximately 8 times better value in terms of wear resistance in comparison with a PTFE layer.

Bei weiterführenden Untersuchungen wurde die erfindungsgemäße Polymerschicht 4 dieser Zusammensetzung zum einen auch auf eine Lagermetallschicht aus CuPb22Sn2 bzw. AISn 25 aufgetragen und konnte dabei herausgefunden werden, dass die Verschleißfestigkeit innerhalb von +/- 5 % von jenem Wert, der mit AISn40 erreicht wird, variiert, woraus folgt, dass die erfindungsgemäße Polymerschicht 4 zumindest auf allen gängigen Lagermetallen aufgetragen werden kann, ohne dass sich die hervorragenden Eigenschaften gravierend ändern.In further investigations, the polymer layer 4 according to the invention of this composition was applied to a bearing metal layer of CuPb22Sn2 or AISn 25 on the one hand and it could be found that the wear resistance varies within +/- 5% of the value achieved with AISn40 , From which it follows that the polymer layer 4 of the invention can be applied at least on all common bearing metals, without the outstanding properties change seriously.

Auch hinsichtlich der Korrosion konnten entsprechende Verbesserungen erreicht werden.Corresponding improvements could also be achieved with regard to corrosion.

In Fig. 2 ist die Fressgrenzlast in Prozent gegen den Graphitanteil sowie den MoS2-Anteil jeweils in Prozent aufgetragen, wobei für die Zusammensetzung 70 % Harz, 20 % MoS2 und 10 AT 501 811 B1 10 % Graphit der Wert 100 % normiert ist, und können die jeweils erreichten Werte aus Tabelle 2 entnommen werden. Aus dieser Grafik ist sehr deutlich erkennbar, dass die erfindungsgemäße zusammengesetzte Polymerschicht 4, d.h. damit versehene Lagerelemente 1 deutlich bessere Werte hinsichtlich der Fressgrenzlast aufweisen, als dies bei entsprechenden Polyimidharzschichten, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind, der Fall ist.In FIG. 2, the feeding limit load in percent is plotted against the graphite content and the MoS 2 content, in each case in percent, the composition being standardized for the composition 70% resin, 20% MoS 2 and 10% 501 811 B1 10% graphite, and the values achieved in each case can be taken from Table 2. From this graph it can be seen very clearly that the composite polymer layer 4 according to the invention, i. bearing members 1 provided therewith have significantly better values of the feeding limit load than is the case with corresponding polyimide resin layers which are known from the prior art.

Tabelle 2:Table 2:

Graphit [%] 5 10 15 MoS2 [%] 15 91,8 20 98 100 40 65,8 67,4 60 47,5Graphite [%] 5 10 15 MoS 2 [%] 15 91.8 20 98 100 40 65.8 67.4 60 47.5

Im Hinblick auf das selbstschmierende Verhalten wurde gefunden, dass eine Verbesserung der Eigenschaften erreicht werden kann, wenn MoS2-Plättchen eingesetzt werden, mit den bereits eingangs erwähnten Abmessungen.With regard to the self-lubricating behavior, it has been found that an improvement in the properties can be achieved when MoS2 flakes are used, with the dimensions already mentioned in the introduction.

Ebenso ist es von Vorteil, wenn der Graphit mit einer Korngröße ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2 pm und einer oberen Grenze von 8 pm eingesetzt wird.It is also advantageous if the graphite is used with a grain size selected from a range with a lower limit of 2 pm and an upper limit of 8 pm.

Eine weitere Verbesserung der Eigenschaften, insbesondere der Verschleißbeständigkeit gegenüber Kavitation sowie der Korrosionsbeständigkeit, sowohl im Einlaufverhalten als auch im Dauerlaufbetrieb, ist zu erreichen, wenn mit der erfindungsgemäß zusammengesetzten Polymerschicht 4 ein Lagerelement 1 hergestellt wird, bei dem diese Polymerschicht 4 ein Rauheitsprofil aufweist mit Werten für die Rauheitsprofilhöhe Rz nach den DIN ISO 4287 bzw. ASME B 46.1 bzw. arithmetischen Mittenrauwerten Ra ebenfalls nach dem DIN ISO 4287 bzw. ASME B 46.1, entsprechend den bereits angeführten Werten bzw. ausgewählt aus den angeführten Bereichen.A further improvement of the properties, in particular the wear resistance against cavitation and the corrosion resistance, both in run-in behavior and in endurance running, can be achieved if a bearing element 1 is produced with the polymer layer 4 assembled according to the invention, in which this polymer layer 4 has a roughness profile with values for the roughness profile height Rz in accordance with DIN ISO 4287 or ASME B 46.1 or arithmetic mean roughness Ra likewise according to DIN ISO 4287 or ASME B 46.1, in accordance with the values already stated or selected from the ranges cited.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Lagerelementes 1 erfolgt derart, dass auf einen metallischen Stützkörper 2 die Lagermetallschicht 3 mit aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, wie z.B. Walzen, Gießen, Sintern, elektrolytische Abscheidung, mit Hilfe Sputterverfah-ren, erzeugt wird. Auf diese Lagermetallschicht 3 kann die erfindungsgemäße Polymerschicht 4 ebenfalls mit aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, wie z.B. Sprühverfahren oder Streichverfahren, erzeugt werden, wobei diese Polymerschicht abschließend noch wärmebehandelt werden kann. Entsprechende Vorbehandlungen sind ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt, sodass sich eine weitere Erörterung an dieser Stelle erübrigt.The production of the bearing element 1 according to the invention is carried out such that on a metallic support body 2, the bearing metal layer 3 with known from the prior art method, such as. Rolling, casting, sintering, electrolytic deposition, using Sputterverfah-ren generated. The polymer layer 4 according to the invention can also be applied to this bearing metal layer 3 by methods known from the prior art, such as e.g. Spray method or coating method, are produced, wherein this polymer layer can be finally heat-treated. Corresponding pretreatments are also known from the prior art, so that a further discussion at this point is unnecessary.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Lagerelementes 1 dieses bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.For the sake of order, it should finally be pointed out that, for better understanding of the construction of bearing element 1, this or its components have been shown partially unevenly and / or enlarged and / or reduced in size.

Bezugszeichenaufstellung 1 LagerelementReference numeral 1 bearing element

Claims

1 bearing element (1) with a metallic support body (2), a bearing metal layer (3) arranged above it and a polymer layer (4) arranged above the latter, the polymer layer (4) being a polyimide resin, Molybdenum disulfide (MoS2) and graphite comprises, and wherein between the layers optionally further layers are arranged, such as a binder sheet wherein the proportion of the polyimide resin on the polymer layer (4) is selected from a range having a lower limit of 60% and an upper limit of 80%, the portion of MoS2 is selected from a lower limit range of 15% and an upper limit of 25% and the proportion of graphite is selected from a range having a lower limit of 5% and an upper limit of 15%, characterized in that MoS2 platelets having an average length selected from a range having a lower Limit of 10 pm and an upper limit of 40 pm and a mean width selected from a range with a lower limit of 10 pm and an upper limit of 40 pm and a mean height selected from a range with a lower limit of 2 nm and a upper limit of 20 nm are included.

Second bearing element (1) according to claim 1, characterized in that the polyimide resin is a polyamideimide resin.

3. bearing element (1) according to claim 1 or 2, characterized in that a ratio of MoS2 to graphite is selected from a range with a lower limit of 1.5: 1 and an upper limit of 4.5: 1.

4. bearing element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the graphite is contained with a grain size selected from a range with a lower limit of 2 pm and an upper limit of 8 pm.

5. bearing element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the polymer layer (4) is arranged directly on the bearing metal layer (3).

6. bearing element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing metal layer (3) directly on the support body (2) is arranged.

7. bearing element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a surface of the polymer layer (4) has an arithmetic mean roughness Ra according to DIN EN ISO 4287, selected from a range with a lower limit of 0.2 pm and an upper Limit of 1.5.

8. Bearing element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a surface of the polymer layer (4) has a maximum roughness profile height Rz according to DIN EN ISO 4287, selected from a range with a lower limit of 0.5 pm and an upper Limit of 10 pm.

9. bearing element (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the polymer layer (4) has an average thickness selected from a range with a lower limit of 1 pm and an upper limit of 40 pm.

10. Bearing element (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that this is designed as a plain bearing half-shell or thrust ring or bearing bush 1 2 AT 501 811 B1. For this purpose 2 sheets of drawings