AT526699A1

AT526699A1 - Gleitlagerelement

Info

Publication number: AT526699A1
Application number: ATA50800/2022A
Authority: AT
Inventors: Reisenberger Dipl -Ing Johannes; Bakk Dipl -Ing Emil-Sandor; Buchsbaum Mmag Dr Andreas; Sebastian Hölzl Dr Johannes; Bergmann Dr Philipp; Laubichler M Sc Patrick
Original assignee: Miba Gleitlager Austria Gmbh
Priority date: 2022-10-17
Filing date: 2022-10-17
Publication date: 2024-05-15
Also published as: WO2024081982A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Gleitlagerelements (14), umfassend die Verfahrensschritte: Bereitstellen eines Trägerkörpers (21); Anordnung einer ein- oder mehrlagigen Schicht (22) auf dem Trägerkörper (21); kraftschlüssiges und/oder formschlüssiges und/oder stoffschlüssiges Verbinden des Trägerkörpers (21) mit der Schicht (22), wobei zur Verbindung der Schicht (22) mit dem Trägerkörper (21) zwischen der Schicht (22) und dem Trägerkörper (21) mehrere voneinander distanzierten Verbindungsbereiche (26) gebildet werden.

Description

körper und der Schicht.

Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers aus

mehreren Gleitlagerelementen.

Zudem betrifft die Erfindung ein mehrschichtiges Gleitlagerelement, umfassend einen Trägerkörper und eine ein- oder mehrlagige Schicht, die auf dem Trägerkörper angeordnet und damit kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoff-

schlüssig verbunden ist.

Schließlich betrifft die Erfindung ein Gleitlager umfassend mehrere Gleitlagerele-

mente.

Zur Ausbildung von Mehrschichtgleitlagerelementen sind aus dem Stand der Technik unterschiedlichste Verfahren bekannt, wie beispielsweise das Aufgießen einer Legierung auf einen Trägerkörper, elektrolytische Abscheideverfahren, PVDund CVD-Verfahren, Rollbonding-Verfahren, etc.

Die AT 522 611 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Mehrschichtgleitlagers, umfassend die Verfahrensschritte: Bereitstellen eines Trägerkörpers; Bereitstellen eines Lagerkörpers; Applizieren des Lagerkörpers am Trägerkörper, wobei eine Trägerkörperverbindungsfläche einer Lagerkörperverbindungsfläche

zugewandt wird; Verformen des Lagerkörpers durch Aufbringen einer Magnetkraft

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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Möglichkeit zu schaffen, mit der auch Gleitlagerelemente bzw. Gleitlager mit komplexen Geomet-

rieabschnitten bereitgestellt werden können.

Die Aufgabe der Erfindung wird mit dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, dass zur Verbindung der Schicht mit dem Trägerkörper zwischen der Schicht und dem Trägerkörper mehrere voneinander distanzierten Verbindungsbe-

reiche gebildet werden.

Weiter wird die Aufgabe der Erfindung mit dem eingangs genannten Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers gelöst, nach dem die Gleitlagerelemente erfindungs-

gemäß ausgebildet werden.

Zudem wird die Aufgabe der Erfindung mit dem eingangs genannten Gleitlagerelement gelöst, bei dem zwischen der Schicht und dem Trägerkörper mehrere vonei-

nander distanzierten Verbindungsbereiche ausgebildet sind.

Schließlich wird die Aufgabe der Erfindung mit dem eingangs genannten Gleitlager

gelöst, bei dem die Gleitlagerelemente erfindungsgemäß ausgebildet sind.

Von Vorteil ist dabei, dass die Schicht durch die Anordnung von voneinander distanzierten Verbindungsbereichen einfacher an Krümmungen, auch mit sich verändernden Radien, angepasst und damit verbunden werden kann. Dies wiederum ist nicht nur in Hinblick auf die Fertigungskosten von Vorteil, sondern kann damit auch eine verbesserte Verbundfestigkeit erreicht und damit die Dauerhaftigkeit des Gleitlagerelementes verbessert werden. Durch eine partielle Verbindung zwischen Trägerkörper und Schicht ist auch eine bessere Anpassung an Temperatur-

schwankungen während des Betriebes des Gleitlagerelements erreichbar.

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kann.

Eine weitere Vereinfachung der Ausbildung der Verbindungsbereiche im Zuge der Anbindung der Schicht an den Trägerkörper kann gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung erreicht werden, wenn die Erhebungen mit einer sich verjüng-

ender Breite hergestellt werden.

Zur einfacheren Ausbildung der Erhebung in der Schicht kann nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass die Erhebungen durch das Einbringen von Nuten auf der den Erhebungen gegenüberliegenden Oberflä-

che der Schicht gebildet werden.

Dabei kann nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass die Nuten mit einem sich in Richtung auf den Nutengrund verjüngenden Querschnitt ausgebildet werden, womit u.a. die Einbringung der Nuten vereinfacht

werden kann.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zur besseren Anbindung der Schicht an den Trägerkörper die Verbindungsbereiche mit einer Breite hergestellt werden, die zwischen 2 mm und 20 mm

beträgt.

Ebenfalls zur Verbesserung der Verbundfestigkeit kann nach einer anderen Aus-

führungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass die Verbindungsbereiche

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ovalen Verlauf, ausgebildet werden.

Je nach Einsatz des Gleitlagerelementes können die Verbindungsbereiche in unterschiedlichen Richtungen verlaufend angeordnet werden. Es kann dazu nach einer Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass die Verbindungsbereiche in einem Winkel ausgebildet werden bzw. sind, der ausgewählt wird aus einem Bereich von 0° und 90 °, bezogen auf die Umfangsrichtung des Gleitlagerelements. Die Verbindungsbereiche können also in der Axialrichtung des Gleitlagers oder in der Laufrichtung oder in einer dazu schrägen Richtung verlaufend angeordnet werden. Neben der einfacheren Anpassbarkeit an die Trägerkörpergeometrie kann sich eine Ausrichtung in Laufrichtung positiv auf das Ermüdungs-Verhalten des Gleitlagerelements auswirken. Gleiches gilt für schräg verlaufende Verbin-

dungsbereiche.

Besonders geeignet ist die Erfindung für Trägerkörper mit einer in mehreren Richtungen gebogenen, insbesondere sphärischen, Anlagefläche für die Schicht geeignet. Derartige Gleitlagerelemente können gemäß Ausführungsvarianten des Gleitlagers in einem Gleitlager eingesetzt werden, die als Gleitlagerpads ausgeführte Gleitlagerelemente aufweisen, und die insbesondere für das Rotorhauptlager einer

Windkraftanlage eingesetzt werden können.

Bevorzugt werden entsprechend einer Ausführungsvariante die Erhebungen durch Aufbringen einer Magnetkraft mittels eines Magnetkrafterzeugers verformt und mit dem Trägerkörper verbunden, da damit mit der Anbindung der Schicht gleichzeitig eine Formanpassung an die Trägerkörperoberfläche in kurzer Zeit erreicht werden

kann.

Zur Vermeidung des Aufklaffens von Trägerkörper und Schicht kann gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass die weitere Schicht

bündig abschließend mit dem Trägerkörper ausgebildet wird bzw. ist.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden

Figuren näher erläutert.

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Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Rotorwelle der Windkraftanlage nach

Fig. 1 mit daran angeordneten Gleitlagerpads;

Fig. 3 eine Ausführungsvariante eines Gleitlagerpads der Gleitlagerung in ei-

ner perspektivischen Darstellung;

Fig. 4 eine erste Ausführungsvariante eines Gleitlagerelements perspektivi-

scher Darstellung;

Fig. 5 einen Ausschnitt aus einer Ausführungsvariante eines Gleitlagerele-

ments in Seitenansicht geschnitten;

Fig. 6 eine weitere Ausführungsvariante eines Gleitlagerelements in Drauf-

sicht auf die Gleitfläche;

Fig. 7 eine weitere Ausführungsvariante eines Gleitlagerelements in Drauf-

sicht auf die Gleitfläche;

Fig. 8 eine Ausführungsvariante einer Vorrichtung zum Verbinden der Schicht

mit dem Trägerkörper.

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 diese Lage-

angaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer

Windkraftanlage 1 zum Erzeugen von elektrischer Energie aus Windenergie. Die

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ordnet.

Weiters ist ein Rotor 5 ausgebildet, welcher eine Rotornabe 6 mit daran angeordneten Rotorblättern 7 aufweist. Die Rotornabe 6 ist mittels eines Rotorhauptlagers 8 drehbeweglich am Gondelgehäuse 4 aufgenommen. Insbesondere wird ein Gleitlager 9 als Rotorhauptlager 8 eingesetzt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Rotornabe 6 an einer Rotorwelle 10 (siehe Fig. 2) angeordnet ist,

wobei die Rotorwelle 10 im Rotorhauptlager 8 gelagert ist.

Das Rotorhauptlager 8, welches zur Lagerung der Rotornabe 6 am Gondelgehäuse 4 der Gondel 2 dient, ist zur Aufnahme einer Radialkraft 11 und einer Axialkraft 12 ausgebildet. Die Axialkraft 12 ist bedingt durch die Kraft des Windes. Die Radialkraft 11 ist bedingt durch die Gewichtskraft des Rotors 5 und greift am Schwerpunkt des Rotors 5 an. Da der Schwerpunkt des Rotors 5 außerhalb des Rotorhauptlagers 8 liegt, wird im Rotorhauptlager 8 durch die Radialkraft 11 ein Kippmoment 13 hervorgerufen. Das Kippmoment 13 kann ebenfalls durch eine ungleichmäßige Belastung der Rotorblätter 7 hervorgerufen werden. Dieses Kippmoment 13 kann gegebenenfalls mittels einer zweiten Lagerung aufgenommen werden, welche in einem Abstand zum Rotorhauptlager 8 angeordnet ist. Die zweite

Lagerung kann beispielsweise im Bereich des Generators ausgebildet sein.

Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass die Windkraftanlage 1 auch anders ausgebildet sein kann. Zudem sei bereits jetzt erwähnt, dass das Gleitlager 9 bzw. die darin eingesetzten Gleitlagerelemente nicht ausschließlich für Windkraftanlagen 1 verwendet werden kann bzw. können, wenngleich dies eine bevorzugte Anwendung der Erfindung ist. Das Gleitlager 9 bzw. das Gleitlagerelement kann beispielsweise generell für Motoren und Getriebeanwendungen oder für Turbinen,

wie beispielsweise Gezeitenturbinen, eingesetzt werden.

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% des Gesamtumfanges des Gleitlagers 9 betragen.

Die Gleitlagerpads können mit Axialsicherungselementen 16 gegen axiales Verrutschen gesichert sein. Dies Axialsicherungselemente 16 erlauben zudem den einfachen Austausch der Gleitlagerpads. Die Gleitlagerpads und/oder die Axialsicherungselemente 16 können auch anders als dargestellt ausgebildet sein, solange

deren Funktion erhalten bleibt.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsvariante eines Gleitlagerpads perspektivisch dargestellt. Mit dieser Darstellung soll verdeutlicht werden, dass die Erfindung bevorzugt in Gleitlagerelementen 14 mit einer komplex geformten Gleitfläche 17 angewandt

werden kann.

Die Gleitfläche 17 des Gleitlagerpads gleitet an einer weiter nicht dargestellten Gegengleitfläche des Gleitlagers 9 (siehe Fig. 1) ab. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Gegengleitfläche als harte, verschleiRßfeste Oberfläche ausgebildet ist, welche beispielsweise durch einen gehärteten Stahl gebildet sein kann. Die Gleitfläche 17 des Gleitlagerpads bzw. generell des Gleitlagerelements 14 kann aus einem im Vergleich zur Gegenfläche weicheren, metallischen Gleitlagerwerkstoff gebildet sein. Derartige Lagerwerkstoffe für Gleitlagerschichten sind aus dem Stand der Technik bekannt, sodass zu weiteren Einzelheiten dazu auf diesen Stand der Technik verwiesen sein. Beispielsweise kann die Gleitlagerschicht aus einer Aluminiumbasislegierung oder einer Zinnbasislegierung oder einer Kupferbasislegierung, etc., gebildet sein, wobei Aluminium oder Zinn oder Kupfer als Basis

den Bestandteil der Legierung bildet, der den größten Mengenanteil aufweist.

Wie aus Fig. 3 besonders gut ersichtlich, kann vorgesehen sein, dass die Gleitfläche des Gleitlagerelements 14 (bzw. Gleitlagerpads) in Axialrichtung gesehen ge-

wölbte ist. Wie aus Fig. 3 weiter ersichtlich ist, kann vorgesehen sein, dass die

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geordnet.

Ausgehend vom Scheitelpunkt 19 kann die Gleitfläche zu der zweiten Stirnfläche 20 des Gleitlagerelements 14 hin eine Durchmesserverkleinerung aufweisen. Im Bereich der zweiten Stirnfläche 20 weist die Gleitfläche 17 einen dritten Durch-

messer auf.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass zwischen der ersten Stirnfläche 18 und dem Scheitelpunkt 19 ein Kugelkalottenabschnitt ausgebildet ist. Der Kugelkalottenabschnitt kann die Grundform einer Kugelkalotte mit einem Kugelkalottenra-

dius aufweisen.

Die hier beschriebene Form der Gleitfläche 17 soll die Erfindung nicht beschrän-

kend verstanden werden, sondern dient nur der Erläuterung der Erfindung.

Betreffend weitere Einzelheiten zur Ausbildung von Gleitlagerungen in Windkraftanlagen sei auf den einschlägigen Stand der Technik dazu, beispielswiese die AT 524 486 A1, verwiesen.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist das Gleitlagerelement 14 mehrschichtig ausgebildet, umfassend einen Trägerkörper 21 und eine Schicht 22, die (unmittelbar) auf dem Trägerkörper angeordnet und damit verbunden ist. Die Schicht 22 bildet die Gleitfläche 17.

Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass in den Darstellungen des Gleitlagerelementes 14 die Gleitfläche 17 durch eine radial äußere Schicht gebildet ist. Die Anord-

nung bzw. Abfolge der Schichten des Gleitlagerelementes 14 kann aber auch an-

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angeordnet sind.

Weiter sei angemerkt, dass in den Figuren nur Gleitlagerpads als Gleitlagerelemente 14 dargestellt sind. Das Gleitlagerelement 14 kann auch hier anders ausge-

führt sein, beispielsweise als Halbschale oder als Lagerbuchse, etc.

Der Trägerkörper 21 kann ein- oder mehrteilig ausgeführt sein. Der Trägerkörper 21 kann einschichtig ausgeführt sein, er kann aber auch mehrschichtig ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Trägerkörper eine Tragschicht, z.B. aus einem Stahl, und eine darauf angeordnete Lagermetallschicht 23 aufweisen, wie dies in Fig. 4 strichliert angedeutet ist. Die Lagermetallschicht 23 ist im fertigen Gleitla-

gerelement 14 zwischen der Tragschicht und der Schicht 22 angeordnet.

Der Tragkörper 21 bzw. die Tragschicht stellt dem Gleitlagerelement 14 die Strukturfestigkeit zur Verfügung.

Über die Lagermetallschicht 23 können Notlaufeigenschaften erreicht werden.

Die Schicht 22 ist insbesondere die metallische Gleitschicht des Gleitlagerelemen-

tes 14 und besitzt demnach entsprechende Gleiteigenschaften.

Die Schicht 22 kann einlagig oder mehrlagig, z.B. als zweilagiges Sandwich, ausgeführt sein. Die mehreren Lagen der Schicht 22 können die gleiche Zusammensetzung aufweisen. Alternativ dazu kann zumindest eine Lage der Schicht 22 eine

zu der oder den anderen Lage(n) unterschiedliche Zusammensetzung aufweisen.

Es können auch noch weitere Schichten im Gleitlagerelement 14 vorhanden sein,

beispielsweise eine Bindeschicht und/oder eine Haftvermittlerschicht.

In der bevorzugten Ausführungsvariante des Gleitlagerelements 14 ist dieses jedoch zweischichtig mit der Schicht 22 unmittelbar auf dem Trägerkörper 21 ausgeführt.

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Die für die einzelnen Schichten des Gleitlagerelementes 14 verwendbaren Werkstoffe sind aus dem für Mehrschichtgleitlager einschlägigen Stand der Technik bekannt, sodass zur Vermeidung von Wiederholungen darauf verwiesen sei. Bevorzugt werden bleifreie Legierungen, wie beispielsweise auf Basis von Al-Sn-Legie-

rungen oder Kupferbasislegierungen eingesetzt.

Die Verbindung zwischen dem Trägerkörper 21 und der Schicht 22 ist kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig ausgebildet. Zur formschlüssi-

gen Verbindung können in einer Anlagefläche 24 des Trägerkörpers 21, an der die Schicht 22 anliegt, Formschlusselemente 25, wie beispielsweise (hinterschnittene) Nuten, ausgebildet sein, wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist. Die Schicht 22 erstreckt

sich dabei bis in diese Formschlusselemente 25.

Vorzugsweise bedeckt die Schicht 22 im Rahmen der Erfindung zumindest 80 %, insbesondere zumindest 90 %, vorzugsweise zwischen 98 % und 100 %, der An-

lagefläche 24 des Trägerkörpers 21 für die Schicht 22.

Wie aus den Fig. 4, 6 und 7 zu ersehen ist, ist vorgesehen, dass die Schicht 22 über mehreren Verbindungsbereiche 26 mit einer Breite 27 mit dem Trägerkörper 21 verbunden ist. Die Verbindungsbereiche 26 können insbesondere auch als

Schweißnähte bezeichnet werden.

Die Verbindungsbereiche 26 können in unterschiedlichen Richtungen orientiert auf dem Trägerkörper 21 angeordnet werden, wobei aber alle Verbindungsbereiche 26 eines Gleitlagerelementes 14 bevorzugt die gleiche Orientierung aufweisen. Gemäß einer Ausführungsvariante des Gleitlagerelementes 14 kann daher vorgesehen sein, dass die Verbindungsbereiche 26 in einem Winkel auf dem Trägerkörper 21 angeordnet sind, der ausgewählt ist aus einem Bereich von 0° und 90 °, be-

zogen auf eine Umfangsrichtung 28 des Gleitlagerelements 14.

Bezüglich Orientierung der Verbindungsbereiche 26 sei angemerkt, dass sich diese auf die Längserstreckung der Verbindungsbereiche 26 bezieht. Die Verbin-

dungsbereiche 26 weisen eine Länge auf, die größer ist als deren Breite 27.

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In den Fig. 4, 6 und 7 sind drei verschiedene Verläufe der Verbindungsbereiche 26 dargestellt. Fig. 4 zeigt eine Orientierung der Verbindungsbereiche 26 in der Axialrichtung des Gleitlagers 9, also in einem Winkel von 90 ° zur Umfangsrichtung 28.

In Fig. 6 verlaufen die Verbindungsbereiche 26 in der Umfangsrichtung 28, also in

einem Winkel von 0 ° zur Umfangsrichtung 28. In Fig. 7 nehmen die Verbindungs-

bereiche 26 eine Lage in einem Winkel von 45 ° zur Umfangsrichtung 28 ein. Die-

ser Winkel von 45 ° soll aber nur der Verdeutlichung der Möglichkeit des schrägen Verlaufs der Verbindungsbereiche 26 dienen. Der Winkel kann auch ein anderer

sein, beispielsweise 20 ° oder 35 ° oder 60 ° oder 75 °, etc.

Sofern das Gleitlager 9 mehrere Gleitlagerelemente 14 aufweist, wie dies z.B. bei der Ausbildung als Gleitlagerpads der Fall ist, kann vorgesehen sein, dass Gleitlagerelemente 12 mit in unterschiedlichen Richtungen verlaufenden Verbindungsbereichen 26 in einem Gleitlager 9 miteinander kombiniert werden. Die Verbindungsbereiche 26 sämtlicher Gleitlagerelemente 14 eines Gleitlagers 9 können aber

auch die gleiche Orientierung aufweisen.

Die Schicht 22 kann auch aus mehreren Schichtstreifen gebildet werden, insbesondere wenn das Gleitlagerelement 14 kein Gleitlagerpad ist. Es ist weiter möglich, dass alle Schichtstreifen eines Gleitlagerelements 14 die gleiche Zusammensetzung aufweisen. Andererseits kann nach einer weiteren Ausführungsvariante auch vorgesehen sein, dass unterschiedliche Werkstoffe miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann eine Abfolge an weichen und im Vergleich dazu härteren Schichtstreifen in einem Gleitlagerelement 14, d.h. in einer Schicht 22, ausgebildet werden. Es ist damit möglich einerseits die Einbettfähigkeit der Schicht 22 für Fremdpartikel und andererseits das Gleitverhalten des Gleitlagerelementes 22 zu verbessern, da diese Funktionen auf verschiedene Werkstoffe aufgeteilt wer-

den können.

Die Verbindungsbereiche 26 können eine Breite 27 aufweisen, die zwischen 2 mm und 20 mm, insbesondere zwischen 3 mm und 15 mm, beträgt. Die Bezugnahme

auf die Umfangsrichtung 28 gilt für Ausführungsvarianten des Gleitlagerelements

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14, bei denen die Verbindungsbereiche in einem Winkel von ungleich 90 ° zur Umfangsrichtung 28 verlaufen, also beispielsweise für die Ausführungen der Fig. 6 und 7.

Es ist aber möglich, dass die Verbindungsbereiche 26 eines Gleitlagerelements 14 eine unterschiedliche Breite 27 aufweisen. Die Erfindung wird ja bevorzugt in Gleitlagerelementen 14 eingesetzt, deren Trägerkörper 21 eine in mehreren Richtungen gebogenen, insbesondere sphärische, Anlagefläche 24 für die Schicht 22 aufweist. Mit der Anbindung der Schicht 22 an den Trägerkörper 21 mit den Verbindungsbereichen 26 kann eine komplexe Form der Anlagefläche 24 einfacher

nachgeformt werden.

Weiter ist es möglich, dass in einem Gleitlager 9 mehrere Gleitlagerelemente 14 verbaut sind bzw. werden, die zwar innerhalb eines Gleitlagerelements 14 eine im voranstehenden Sinn im Wesentlichen gleiche Breite 27 der Verbindungsbereiche 26 aufweisen, bei dem jedoch die Verbindungsbereiche 26 von zumindest zwei der Gleitlagerelemente 14 eine zueinander unterschiedliche Breite 27 der Verbindungsbereiche 26 aufweisen. Insbesondere kann diese Ausführungsvariante dann von Vorteil sein, wenn die Verbindungsbereiche 26 von zumindest zwei der Gleitlagerelemente 14 eines Gleitlagers 9 einen zueinander unterschiedlichen Verlauf

auf dem Trägerkörper 21 aufweisen, wie dies voranstehend ausgeführt wurde.

In den Fig. 4, 6 und 7 sind die Verbindungsbereiche 26 geradlinig verlaufend dargestellt. Nach anderen Ausführungsvarianten der Erfindung kann aber auch vorgesehen sein, dass die Verbindungsbereiche 26 mit einem kurvenförmigen Verlauf, beispielsweise mit einem kreisförmigen oder ovalen oder spiralförmigen Verlauf, ausgebildet werden bzw. sind. Eine maximale Breite eines ovalen Verbindungsbereichs 26 kann zwischen 2 mm und 20 mm betragen. Kurvenförmige Verbindungsbereiche 26 können in diskreten Bereichen und zur Gänze beabstandet zum Umfang der Schicht 22 ausgebildet sein. Derartige Verbindungsbereiche 26 können sich aber auch durchgehend über die gesamte Breite oder die gesamte Länge der Schicht 22 sich erstreckend ausgebildet sein, wie dies zu den geradlinigen Verbindungsbereichen 26 in den Fig. 4, 6 und 7 dargestellt ist. Ebenso können sie also in

der Umfangsrichtung 28 oder in einem Winkel dazu verlaufend ausgebildet sein,

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wie dies ebenfalls bereits voranstehend zu den geradlinig verlaufenden Verbindungsbereichen 26 ausgeführt wurde. Diese Ausführungen können entsprechend

auf die kurvenförmig verlaufenden Verbindungsbereiche 26 übertragen werden.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Schicht 22 nur partiell mit dem Trägerkörper 21 verbunden ist oder wird. Dazu können die Schicht 22 insbesondere entlang ihrer in Richtung der Längserstreckung verlaufenden Längsseitenkanten 30, 31 mit dem Trägerkörper 21 verbunden sein. Der restliche Bereich der Schicht 22 zwischen den Längsseitenkanten 30, 31 kann hingegen ohne Verbindungsbildung und nur an der Anlagefläche 24 anliegend ausgebildet sein. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass die Schicht 22 in dem Bereich zwischen den Längsseitenkanten 30, 31 mit dem Trägerkörper 21 verbunden ist, insbesondere durch Ausbildung der Verbindungsbereiche 26 und/oder durch einen diskreten oder mehrere diskrete Verbindungsbereich(e) 32, 33, wie dies in Fig. 6 strichliert dargestellt ist. Die diskreten Verbindungsbereiche 32, 33 können, dreieckig, rechteckig, quadratisch, kreisrund, oval, polygonal, etc., - jeweils in Draufsicht betrachtet — ausgebildet

sein, wobei auch Mischvarianten möglich sind.

Nach einer weiteren Ausführungsvariante des Gleitlagerelements 14 kann vorgesehen sein, dass in der Schicht 22 Nuten 34 ausgebildet sind bzw. werden, wie

dies in Fig. 6 strichliert angedeutet ist.

Zumindest einige der Nuten 34 oder alle Nuten 34 können eine Nutbreite 35 aufweisen, die zwischen 2 mm und 20 mm, insbesondere zwischen 3 mm und 15

mm, beträgt.

Zumindest einige der Nuten 34 oder alle Nuten 34 können eine Nuttiefe aufweisen, die zwischen 0,1 mm und 5 mm, insbesondere zwischen 0,5 mm und 3 mm,

beträgt.

Zumindest einige der Nuten 34 oder alle Nuten 34 können einen quadratischen,

rechteckförmigen, runde, trapezförmigen, etc. Querschnitt aufweisen.

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Zumindest einige der Nuten 34 oder alle Nuten 34 können gleichzeitig mit oder im Zuge der Herstellung der Verbindung der Schicht 22 mit dem Trägerkörper 21 her-

gestellt werden.

Die Schicht 22 schließt bevorzugt bündig mit dem Trägerkörper 21 ab, überragt

diesen also bevorzugt nicht.

Die Schicht 22 kann mit unterschiedlichen Verfahren mit dem Trägerkörper verbunden werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Schicht 22 durch Aufbringen einer Magnetkraft mittels eines Magnetkrafterzeugers 36 verformt und mit dem Trägerkörper 21 verbunden wird. Wie aus Fig. 8 ersichtlich kann dazu die Schicht 22 in einem Abstand 37 vom Trägerköper 21 angeordnet werden. Der Abstand 37 vom Trägerkörper 21 kann ausgewählt sein aus einem Bereich von 0 mm bis 10 mm, insbesondere von

1 mm und 8 mm.

Aufgrund des Abstandes 37 kann die Schicht 22 zumindest partiell durch Aufbrin-

gung einer Magnetkraft zum Trägerkörper 21 hin beschleunigt werden.

Die Verbindungsbereiche 26 werden insbesondere einzeln nacheinander ausgebildet. Es ist aber auch möglich, mehrere Verbindungsbereiche 26 gleichzeitig aus-

gebildet werden.

Der Magnetfelderzeuger 36 kann Teil eins Vorrichtung 38 sein, die auch einen In-

duktor 39 aufweist, mit dem die Schicht 22 mit Pulsen beaufschlagt werden. Der Magnetkrafterzeuger 36 kann zumindest eine Spule aufweisen.

Wenn an der Spule eine Stromquelle, insbesondere eine Wechselstromquelle oder eine Stromquelle mit veränderlicher Stromstärke angelegt wird, so wird durch den stromdurchflossenen Leiter ein Magnetfeld erzeugt. Dieses Magnetfeld wirkt auf den oder die jeweils unmittelbar unter dem Induktor liegenden Schichtabschnitt, in welchem nach der Lenz'schen Regel ein Stromfluss induziert wird. Aufgrund dieses Stromflusses wirkt auf den oder die Schicht 22 die sogenannte Lor-

entzkraft.

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Die Spule ist in einem formstabilen Gehäuse aufgenommen. Somit kann durch die Lorentzkraft die Schicht 22 zumindest partiell verformt werden. Durch die Verformung mittels der Magnetkraft kann die Schicht 22, insbesondere in den Verbindungsbereichen 26, auf den Trägerkörper 21 aufgepresst werden, sodass eine feste Verbindung zwischen dem Trägerkörper 2 und der Schicht 22, insbesondere in den Verbindungsbereichen 26, erreicht wird. Das Verfahren ist unter der Be-

zeichnung als Elektromagnetisches Pulsschweißen (EMP-Schweißen) bekannt.

Die feste Verbindung zwischen dem Trägerkörper 2 und der Schicht 22 kann hierbei schon allein durch Kraftschluss erreicht werden. Der Trägerkörper 21 kann aber auch die Formschlusselemente 25 aufweisen, wie dies bereits voranstehend zu Fig. 5 ausgeführt wurde, womit eine formschlüssige Verbindung erreicht wer-

den kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass an der Schicht 22 eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode angeordnet werden. Die beiden Elektroden können beispielsweise einander gegenüberliegend an den zwei unterschiedlichen Stirnseiten des Lagerkörpers angeord-

net sein.

Die beiden Elektroden können miteinander kurzgeschlossen sein, um entsprechend der Lenz'schen Regel die Kraftwirkung auf Schicht 22 zu verstärken. Insbesondere kann bei dieser Ausführungsvariante der durch die Magnetkraft des Magnetkrafterzeugers 36 in der Schicht 22 induzierte Strom verbessert genutzt wer-

den, um in der Schicht 22 ebenfalls Magnetkraft aufzubringen.

In einer alternativen Ausführungsvariante ist es auch denkbar, dass die erste Elektrode und die zweite Elektrode an eine Stromquelle, insbesondere eine Wechselstromquelle, angelegt werden, um die Kraftwirkung auf die Schicht 22 zu ver-

stärken.

Zur weiteren Verbesserung der Anbindung der Schicht 22 an den Trägerkörper 21 kann nach einer Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass zur

Ausbildung der Verbindungsbereiche 26 die Schicht 22 vor dem Verbinden mit

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Trägerkörper 21 umgeformt wird, sodass in den auszubildenden Verbindungsbereichen Erhebungen 40 ausgebildet sind, und dass die Schicht 22 derart auf oder an dem Trägerkörper 21 angeordnet wird, dass sich diese Erhebungen 40 in Richtung vom Trägerkörper 21 weg an der Schicht 22 vorragen. In Fig. 8 ist dies anhand von Erhebungen 40 mit einer sich verjüngender Breite dargestellt werden. Beispielsweise können die Erhebungen 40 einen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen. Nach anderen Ausführungsvarianten können die Erhebungen 40 aber auch eine andere Querschnittsform aufweisen, beispielsweise eine trapezförmige, eine runde, beispielsweise halbkreisförmige, eine quadratische, eine rechteckige, generelle eine polygonale, etc. Die Verbindungsbereiche 26 können beim Verbinden der Schicht 22 mit dem Trägerkörper 21 aus den Erhebungen 40 gebildet werden, indem diese Erhebungen 40 wieder umgeformt werden, insbesondere wieder in die Schicht 22 eingepresst werden, sodass die fertig verbundenen Schicht 22 eine im Wesentlichen erhebungsfreie Anlagefläche oder eine bis auf Oberflächenrauigkeiten von Erhebungen 40 freie Anlagefläche an dem Trägerköper 21 aufwei-

sen kann.

Nachdem die Verbindungsbereiche 26 aus den Erhebungen 40 gebildet werden können, wiesen die Erhebungen 40 vorzugsweise einen Längsverlauf auf, der je-

nem der Verbindungsbereiche 26 entspricht.

Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Erhebungen durch das Einbringen von Nuten 41 in einer den Erhebungen 40 gegenüberliegenden Oberfläche 42 der Schicht 22 gebildet werden. Diese Ausführungsvariante ist ebenfalls in Fig. 8 dargestellt. Insbesondere kann dabei die Nuten 41 mit einem sich in Richtung auf einen Nutengrund 43 verjüngenden Querschnitt ausgebildet werden, vorzugsweise mit der Querschnittsform der Erhebungen 40. In der bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens werden also die Nuten 41 in einen Schichtrohling für die Schicht 22 eingebracht und durch die Materialverdrängung die Erhebungen 40 auf der gegenüberliegenden Oberfläche ausgebildet. Im Zuge der Anbindung der Schicht 22 an den Trägerkörper 21 können die Erhebungen 40 dann wieder in die Nuten 41 verdrängt werden, womit eine

an die Anlagefläche 24 des Trägerkörpers 21 angepasste Oberfläche der Schicht

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22 ausgebildet werden kann. Bei (in mehreren Richtungen) gekrümmten Anlageflächen 24 kann der Schichtrohling für die Schicht 22 bereits vorgekrümmt sein, sodass im Zuge der Anbindung der Schicht 22 an den Trägerkörper 21 keine oder kein wesentlicher Anteil an Energie für diese Oberflächenanpassung erforderlich

ist.

Nachdem die Erhebungen 40 durch die Ausbildung der Nuten 41 gebildet werden können, wiesen die Nuten 41 vorzugsweise einen Längsverlauf auf, der jenem der Erhebungen 40, und damit vorzugsweise auch der Verbindungsbereiche 26, ent-

spricht.

Die Ausführungsbeispiele zeigen bzw. beschreiben mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass auch Kombinationen der einzelnen

Ausführungsvarianten untereinander möglich sind.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus in den Figuren Elemente nicht notwendigerweise maß-

stäblich dargestellt sind.

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Windkraftanlage Gondel

Turm Gondelgehäuse Rotor Rotornabe Rotorblatt Rotorhauptlager Gleitlager Rotorwelle Radialkraft Axialkraft Kippmoment

Gleitlagerelement

18

Bezugszeichenliste

31 Längsseitenkante

32 Verbindungsbereich 33 Verbindungsbereich 34 Nut

35 MNutbreite

36 Magnetkrafterzeuger

37 Abstand

38 Vorrichtung 39 Induktor

40 Erhebung 41 Nut

42 Oberfläche 43 MNutengrund

Umfangserstreckung

Axialsicherungselement

Gleitfläche Stirnfläche Scheitelpunkt Stirnfläche Trägerkörper Schicht Lagermetallschicht

Anlagefläche

Formschlusselement

Verbindungsbereich

Breite

Umfangsrichtung

Längsseitenkante

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Gleitlagerelements (14), umfassend die Verfahrensschritte: - Bereitstellen eines Trägerkörpers (21); - Anordnung einer ein- oder mehrlagigen Schicht (22) auf dem Trägerkörper (21); - kraftschlüssiges und/oder formschlüssiges und/oder stoffschlüssiges Verbinden des Trägerkörpers (21) mit der Schicht (22), dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung der Schicht (22) mit dem Trägerkörper (21) zwischen der Schicht (22) und dem Trägerkörper (21) mehrere vonei-

nander distanzierten Verbindungsbereiche (26) gebildet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der Verbindungsbereiche (26) die Schicht (22) vor dem Verbinden mit Trägerkörper (21) umgeformt wird, sodass in den auszubildenden Verbindungsbereichen (26) Erhebungen (40) ausgebildet sind, und dass die Schicht (22) derart auf dem Trägerkörper (21) angeordnet wird, dass diese Erhebungen (40) sich in Rich-

tung vom Trägerkörper (21) weg vorragen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhe-

bungen (20) mit einer sich verjüngender Breite hergestellt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (40) durch das Einbringen von Nuten (41) auf einer den Erhebungen (40) gegenüberliegenden Oberfläche (41) der Schicht (22) gebildet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (41) mit einem sich in Richtung auf einen Nutengrund (43) verjüngenden Quer-

schnitt ausgebildet werden.

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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbereiche (26) mit einer Breite (27) hergestellt werden,

die zwischen 2 mm und 20 mm beträgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbereiche (26) mit einem kurvenförmigen Verlauf, bei-

spielsweise mit einem kreisförmigen oder ovalen Verlauf, ausgebildet werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbereiche (26) in einem Winkel ausgebildet werden, der ausgewählt wird aus einem Bereich von 0° und 90 °, bezogen auf die Umfangs-

richtung (28) des Gleitlagerelements (14).

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trägerkörper (21) mit einer in mehreren Richtungen gebogenen, ins-

besondere sphärischen, Anlagefläche (24) für die Schicht (22) ausgewählt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (40) durch Aufbringen einer Magnetkraft mittels eines Magnetkrafterzeugers (36) verformt und mit dem Trägerkörper (21) verbunden

werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht (22) bündig abschließend mit dem Trägerkörper (21)

ausgebildet wird.

12. Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers (9) aus mehreren Gleitlagerelementen (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerelemente (14) nach einem Verfahren entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 11 hergestellt

werden.

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13. Mehrschichtiges Gleitlagerelement (14), umfassend einen, gegebenenfalls mehrschichtigen, Trägerkörper (21) und eine, insbesondere einteilige, Schicht (22), die auf dem Trägerkörper (21) angeordnet und damit kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schicht (22) und dem Trägerkörper (21) mehrere

voneinander distanzierten Verbindungsbereiche (26) ausgebildet sind.

14. Gleitlagerelement (14) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbereiche (26) eine Breite (27) aufweisen, die zwischen 2 mm

und 20 mm beträgt.

15. Gleitlagerelement (14) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbereiche (26) einen kurvenförmigen Verlauf, bei-

spielsweise mit einen kreisförmigen oder ovalen Verlauf, aufweisen.

16. Gleitlagerelement (14) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbereiche (26) in einem Winkel auf dem Trägerkörper (21) angeordnet sind, der ausgewählt ist aus einem Bereich von 0° und

90 °, bezogen auf die Umfangsrichtung (28) des Gleitlagerelements (14).

17. Gleitlagerelement (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (21) eine in mehreren Richtungen gebo-

gene, insbesondere sphärische, Anlagefläche (24) für die Schicht aufweist.

18. Gleitlagerelement (14) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (22) bündig abschließend mit dem Trägerkörper (21) ausgebildet ist.

19. Gleitlager (9) umfassend mehrere Gleitlagerelemente (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerelemente (14) entsprechend einem der An-

sprüche 13 bis 18 ausgebildet sind.

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20. Gleitlager (9) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die

Gleitlagerelemente (14) als Gleitlagerpads ausgebildet sind.

21. Gleitlager (9) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerpads das Rotorhauptlager (8) einer Windkraftanlage (1) bilden.

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