CN112384709B - 滑动轴承元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滑动轴承元件(1)，所述滑动轴承元件包括支撑层(2)和滑动层(3)，其中，在所述滑动层(3)中构成有至少一个润滑剂槽(5)，所述润滑剂槽(5)的至少一部分具有带有表面结构的表面，其中，所述表面结构具有多个凹部(7)。

Description

滑动轴承元件

技术领域

本发明涉及一种滑动轴承元件，所述滑动轴承元件包括支撑层和滑动层，其中，在所述滑动层中构成有至少一个润滑剂槽。

背景技术

已知在滑动轴承进行湿运行的情况下在滑动面上出现由润滑剂引起的空化问题。其后果是效率损失和特别是对滑动轴承的滑动面的损害。

为了应对空化问题，在现有技术中已经提出多种不同的解决方案。如此，例如WO1999/045285 A1描述一种滑动轴承，所述滑动轴承包括金属支架、与所述支架连接的烧结多孔金属层和渗入到多孔金属层的孔中并覆盖烧结金属层的衬里层，所述衬里层包含PTFE，所述PTFE包含10-30体积％的耐磨的颗粒填料、2-10体积％的原纤化的芳族聚酰胺纤维和2-10体积％的可熔融加工的含氟聚合物。以此改善轴承的耐空蚀性。

DE 10 2008 046 543 A1描述另一种用于改善轴承的耐空化性的途径。在此不是改变轴承本身，而是将离子液体用作润滑剂。

此外，也还描述了多样化的对滑动轴承的几何方面的改变以用于改善耐空化性。例如，由JPH 11-270556 A已知一种轴承，在所述轴承中构成多个倾斜的面，以便创造分级的过渡并且因此避免轴承面突然的形状改变。

通过滑动轴承在几何方面的改变来解决空化问题的尝试的其他示例由JP 2001-050252 A或JP 2003-222119 A已知。

发明内容

本发明所基于的目的是，改善滑动轴承对空蚀的耐抗性。

本发明的所述目的在开头提到的滑动轴承中通过以下方式实现：所述润滑剂槽的至少一部分具有带有表面结构的表面，其中，所述表面结构具有多个凹部。

通过构成所述多个凹部可以更好地避免由于所述润滑剂槽的存在而自发地出现的、在润滑间隙中的润滑剂的流量变化，其方式为：利用所述凹部可以避免强烈地波动的压力差。借助所述凹部可以将出现的真空峰值分布到较大的区域上，由此降低这种真空峰值的影响。这意味着，可以利用所述表面结构来明显地减少滑动轴承的滑动面的空蚀。此外，所述表面结构的构成具有以下优点：所述表面结构可以相对简单地制造并且因此在所述滑动轴承元件的制造成本方面至少是几乎成本中性的。

为了增强所述效果，根据各实施变型方案可以规定：

-在俯视图中看，所述凹部具有最大直径，所述最大直径从0.1mm至60mm的范围选取，和/或

-所述凹部具有在0.1mm至20mm之间的最大深度，和/或

-在相邻的各凹部之间的最大距离从0.1mm至60mm的范围选取。

因此，在所述表面上设置所述多个凹部的相对密集的布置。

根据所述滑动轴承元件的另一种实施变型方案可以规定，在俯视图中看，所述凹部具有圆形的或椭圆形的或水滴形的横截面形状。通过圆的横截面形状来创造冷却剂、特别是润滑剂的有益的流动情况，所述流动情况阻止空蚀。

根据所述滑动轴承元件的一种特殊的实施变型方案可以附加地规定，所述凹部球冠形地构成，由此可以增强有益的流动情况的所述效果。

根据滑动轴承元件的另一种实施变型方案可以规定，所述多个凹部沿所述滑动层的周向方向相继地设置，从而构成波浪形的表面结构，并且必要时在所述表面结构中设置有至少一个用于让润滑剂进入的径向孔。通过润滑剂入口在所述波浪形的表面结构的区域中的布置也可以更好地避免由于润滑剂流入到润滑间隙中而产生较大的压力差。

根据所述滑动轴承元件的一种实施变型方案可以附加地规定，所述径向孔设置在所述波浪形的表面结构的波峰上。因此实现：沿周向方向在所述径向孔之前和在所述径向孔之后布置有储蓄部供流入的润滑剂使用，所述润滑剂可以流入到所述储蓄部中，从而又可以更好地避免构成压力差。

根据所述滑动轴承元件的另一种实施变型方案可以规定，所述凹部的边缘区域凸状地倒圆，这允许将在所述凹部和所述滑动面之间的过渡部更平缓地构造并且因此也可以积极地影响润滑剂的流动情况。

根据另一种实施变型方案可以规定，所述润滑剂槽至少部分地具有以下深度：所述深度对应于所述滑动层沿径向方向的厚度。因此可以实现：将所述空化受控制地移动到以下区域中：在所述区域中存在抗空化材料、例如支撑层的钢。

附图说明

为了更好地理解本发明，借助以下附图更详细地阐述本发明。

这些附图分别以非常简化的示意图示出：

图1以斜视图示出滑动轴承元件；

图2以俯视图示出滑动轴承元件的第一实施变型方案的细节；

图3以俯视图示出滑动轴承元件的另外的实施变型方案的细节；

图4以斜视图示出滑动轴承元件的另一种实施变型方案的细节；

图5以横剖视图示出滑动轴承元件根据图4的实施变型方案的细节；

图6示出滑动轴承元件的不同的一种实施变型方案的细节；

图7以俯视图示出滑动轴承元件的一种实施变型方案的细节；

图8以俯视图示出滑动轴承元件的又一种实施变型方案的细节；

图9以俯视图示出滑动轴承元件的另外的实施变型方案的细节；

图10以斜视图示出滑动轴承元件的一种实施变型方案的细节；

图11以轴向剖视图示出滑动轴承元件的一种实施变型方案的细节；

图12以横剖视图示出滑动轴承元件的一种实施变型方案的细节。

具体实施方式

首先要指出，在不同地描述的各实施方式中，相同的部分配设有相同的附图标记或相同的部件名称，其中，包含在整个说明书中的公开内容可以类推地转用到具有相同的附图标记或相同的部件名称的相同的部分上。在说明书中所选取的位置说明(例如上、下、侧旁等)也参照直接描述的以及示出的附图，并且在位置变化的情况下这些位置说明要类推地转用到新位置上。

图1以斜视图示出滑动轴承元件1。滑动轴承元件1包括支撑层2和设置在所述支撑层上并与所述支撑层连接的滑动层3，或者说所述滑动轴承元件由这两个层组成。

除轴瓦式设计、特别是半轴瓦式设计外，滑动轴承元件1也可以不同地设计、例如作为轴套，如其在图1中以虚线绘出的那样。

支撑层2通常由硬质材料制成。作为用于支撑层(也称为支撑壳)2的材料，可以使用青铜、黄铜等。在本发明的优选的实施变型方案中，支撑层2由钢制成。

在滑动轴承元件1的运行中，要支承的部件(例如轴)在滑动层3上运行。

但在本发明的范畴内，除两层式的实施方式外还存在以下可能性：滑动轴承元件1由多于两层构建。例如，在滑动层3和支撑层2之间可以设置有一个支承金属层。在此，存在以下可能性：在所述支承金属层和滑动层3之间或者在支撑层2和滑动层3和/或所述支承金属层之间设置至少一个中间层4、例如防扩散层和/或结合层。

多层滑动轴承的这种在构造方面的构建普遍由现有技术已知，从而在这方面可参阅有关的现有技术。

在滑动层3的径向内部的表面中构成有至少一个润滑剂槽5，经由所述润滑剂槽将润滑剂(例如润滑油)提供给在滑动层3和所支承的部件之间的支承间隙。

现在，图2中示出滑动轴承元件1的第一实施变型方案的细节，其中，具体地示出在滑动层3中的润滑剂槽5的俯视图。

如可以从图2看出的那样，整个槽底6都配设有表面结构，其中，所述表面结构通过在槽底6中的多个凹部7形成。但也可行的是，仅槽底6的一部分、例如仅润滑剂槽5的槽出口8的区域配设有所述表面结构。此外可行的是，润滑剂槽5的侧壁也至少部分地配设有这种表面结构。

各凹部7特别是成行和列地设置。在图2中示出的滑动轴承元件1的实施变型方案中，每两行位错地设置，从而各凹部7以“插空”的形式设置。但也可行的是，每列都具有每行的一个凹部7，即，凹部7的各行不位错。

各凹部7的布置或构成的所示出的和所描述的样式仅用作示例。在滑动轴承元件1中的各凹部7的布置的其他样式也是可行的。

根据滑动轴承元件1的一种优选的实施变型方案可以规定，凹部7具有最大直径9(在俯视图中看)，所述最大直径从0.1mm至60mm的范围、特别是从5mm至60mm的范围选取。

最大直径9是以下圆的直径：所述圆在滑动层3的表面上正好包络相应的凹部7。在凹部7在滑动层3的表面上具有圆形的横截面的情况下，如根据图2的滑动轴承元件1的实施变型方案所示，因此圆直径与所述最大直径一致。在非圆形的横截面的情况下，包络圆是以下圆：所述圆正好将凹部7在滑动层3的表面上的横截面形状包围，如这在图3中借助左上的凹部7以虚线示出的那样。

根据滑动轴承元件1的另一种实施变型方案可以规定，在滑动面的平面(亦即滑动层3的表面)内、在相邻的各凹部7之间的最大距离10从0.1mm至60mm的范围、特别是从10mm至50mm的范围选取。在此，在相邻的各凹部之间的距离不大于所述最大距离。

在各凹部之间的距离可以从10mm至40mm的范围、特别是从10mm至30mm的范围选取。

以这种几何尺寸为基础，因此所述多个凹部7可以意味着每cm²的面积设置有或构成有在1至10个之间的凹部7。

根据滑动轴承元件1的另一种实施变型方案可以规定，凹部7具有沿垂直于滑动面(亦即滑动层3的表面)的方向在0.1mm至20mm之间、特别是在5mm至20mm之间的最大深度。

各凹部7可以都具有相同的距离和/或相同的直径9(按以上对直径9的描述意义)和/或沿径向方向的相同的深度。但也可行的是，各凹部7的最大距离10变化。例如可以规定，在相邻的各凹部7之间的最大距离10沿滑动轴承元件1的周向方向11变小。特别是可以规定，在相邻的各凹部7之间的最大距离10在槽出口8的区域中变小，即，各凹部7在这里“更密集”地设置。

对此备选地或附加地也可行的是，各凹部7在滑动面上的横截面的尺寸改变、特别是沿周向方向11变小或变大，其中又优选地，具有较大的直径9的凹部7可以设置在槽出口8的区域中。

对此备选地或附加地也可行的是，各凹部7沿径向方向的最大深度改变，例如，相比于连接到滑动轴承元件1的端面12地设置在润滑剂槽5中的凹部7，具有较大的径向深度的凹部7设置在槽出口8中。

如已经表示的那样，根据滑动轴承元件1的另外的实施变型方案存在以下可能性：各凹部7在滑动层3的滑动面上具有不同的形状。如此，凹部7例如可以构成有圆形的横截面，如图2所示。但凹部也可以在滑动层3的滑动面上具有另外的横截面形状、例如椭圆形或水滴形，如图3所示。除凹部的在滑动层3的滑动面上的横截面的所示出的实施变型方案外，所述凹部也还可以具有另外的横截面形状、例如镰刀形，如下面还要说明的那样，然而其中优选具有曲部的横截面形状。

此外，存在以下可能性：具有不同的横截面形状的凹部7设置和/或构成在润滑剂槽5中，例如在滑动层3的滑动面上具有圆形的或水滴形的和/或椭圆形的和/或镰刀形的横截面的凹部7。

如果凹部7在滑动层3的滑动面上具有长形的横截面形状，即，例如水滴形或椭圆形，则凹部7优选这样定向，使得凹部7的在滑动层3的滑动面上的横截面的最长的尺寸沿滑动轴承元件1的周向方向11的方向延伸。但凹部的最长尺寸沿轴向的定向在原理上是可行的。

凹部7优选沿径向方向渐缩。根据一种对此优选的实施变型方案，凹部7可以球冠形地构成。

在图4和图5中局部地示出滑动轴承元件1的另一种实施变型方案。在该实施变型方案中，多个凹部7沿滑动层3的周向方向11相继地设置，从而槽底6具有波浪形的表面结构，如特别是从图5中的细节视图中可看出的那样。所述波浪特别是沿周向方向11延伸。

此外，在该实施变型方案中可以规定，在所述波浪形的表面结构中设置有至少一个用于让润滑剂进入的径向孔13。对此根据一种实施变型方案，所述径向孔13设置在所述波浪形的表面结构的波峰上，也如图4和图5所示。但原理上也可行的是，将径向孔在所述波浪的波谷中或侧面中或者在另外的位置上定位。

也可以设置和/或构成多于一个径向孔13、例如两个或三个等，其中，可以优选全部的径向孔都设置在波峰中。按照以上说明，径向孔13但也可以至少部分地位于另外的位置上或所述多个径向孔13中的至少一个径向孔可以位于另外的位置上。波峰的数量一般可以是在1至40之间、特别是在2至10之间。

但也可行的是，这种径向孔13不仅设置在各波峰中而且设置在各波谷中。

此外，所述波浪优选延伸在润滑剂槽5的整个宽度14上，如图4所示。但也可行的是，并排地构成多个波浪形的结构，所述多个波浪形的结构分别仅延伸在润滑剂槽5的宽度14的部分区域上，但优选共同地覆盖润滑剂槽5的整个宽度14。对此，根据一种实施变型方案，各波峰和各波谷可以沿滑动轴承元件的周向方向11位错地、即沿宽度14的方向非对齐地设置。

沿润滑剂槽5的宽度14的方向并排地构成多个波浪形状时可以规定，所述波浪结构具有尺寸不同的波谷和/或尺寸不同的波峰。

如从图6的细节中可看出的(示出穿过一个凹部7的截面)，根据另一种实施变型方案可以规定，凹部7的边缘区域15凸状地倒圆。所述边缘区域15可以围绕整个相应的凹部7延伸地构成。但也存在以下可能性：仅凹部7沿滑动轴承元件1的周向方向11相互对置的两个端部区域构成为这样倒圆的边缘区域15。对此可以规定，所述两个端部区域15的各凸状的曲部具有不同的半径。对此优选地，具有较强曲部的边缘区域15沿润滑剂的流动方向相对于凹部7具有较弱地构成的曲部的另一个边缘区域15在前地设置或构成。

仅为了完整性，在这里要说明的是，润滑剂槽5在槽出口8中平地通到滑动层3的滑动面中。亦即润滑剂槽5的深度朝槽出口8的方向变小并且优选在到滑动面中的过渡部处变为零。

可以规定，润滑剂槽5只在滑动层3中构成。然而根据滑动轴承元件1的另一种实施变型方案也可以规定，润滑剂槽5至少部分地具有以下深度：所述深度对应于滑动层3沿径向方向的至少一个厚度。因此，润滑剂槽5可以沿径向方向至少部分地穿过整个滑动层3延伸，特别是至少在连接到滑动轴承元件1的端面12上的区域中。

如以上已经实施的那样，凹部7也可以具有与前述形状不同的形状。例如可以在两侧构成水滴形状，如图3中在左中的凹部7处以虚线表示的那样。因此，凹部7可以在两侧至少近似收成尖角地构成。

凹部7也可以镰刀形地构成。

图7至10示出在滑动轴承元件1中的润滑剂槽5的不同的实施方式。

如此，润滑剂槽5可以例如从沿滑动轴承元件1的轴向方向延伸的端面12出发具有至少近似矩形的延伸，并且然后朝对滑动层3的滑动面16的出口的方向配设有横截面扩大部17(相应地在滑动面3的俯视图中看)。横截面扩大部17可以例如圆形地构成，从而润滑剂槽5因此弓形地通向滑动层3的滑动面16中。

如图8所示，这种原理上的形状也可以不同地构成。如此，可行的是，润滑剂槽5的第一部分不是矩形地构成，而是朝润滑剂槽5的出口18的方向渐缩到滑动层3的滑动面16中地构成、例如近似收成尖角地构成，如图8中以虚线指示的那样。

对此，根据一种实施变型方案，润滑剂槽5但又可以构成有横截面扩大部17。因此一般而言，润滑剂槽5可以配设有横截面渐缩部，横截面扩大部17连接到所述横截面渐缩部上(相应地在滑动面3的俯视图中看)。

横截面扩大部17可以也圆形地构成，如已对图7描述的那样，但所述横截面扩大部也可以近似水滴形地或近似椭圆形等地构成，其中，各几何形状可以过渡到彼此中或可以相交地(如例如图8所示)设置。

也可以将两个圆的或倒圆的几何形状彼此组合，如从图9可看出的那样。例如，开始于端面12处的润滑剂槽5可以至少近似地具有半椭圆的形状。必要时，第二区域又可以连接到这种第一区域上，所述第二区域可以例如近似圆形地或近似椭圆形地或近似水滴形等地构成，如图9中以虚线指示的那样。

润滑剂槽9的底面可以平面地构成。如图10所示，润滑剂槽9的底面19可以至少局部地但仍配设有曲部。例如，底面19可以至少部分地具有从5mm至200mm的范围选取的曲部半径，其中，所述曲部也可以实施为具有不同的半径。

一般还可行的是，润滑剂槽的侧面20、21相对于底面19成直角地设置。但另一方面一般也可以规定，所述侧面20、21中的至少一个侧面相对于底面19成角度22、23地设置，所述角度不等于90°，这如图11中所示，图11示出沿轴向穿过滑动轴承元件1的、穿过润滑剂槽5的截面。角度22、23例如可以从91°至170°的范围、特别是从130°至165°的范围选取。

根据滑动轴承元件1的、在图12中示出的另一种实施变型方案可以规定，在润滑剂槽5中沿滑动轴承元件1的周向方向又设置有多个凹部7，所述多个凹部7具有不同的深度，其中，所述深度从端面12出发沿朝润滑剂槽5的出口18的方向到滑动层3的滑动面16中变小。而在该实施变型方案中，各个凹部7沿周向方向彼此直接衔接，从而在各凹部7之间的距离为零。因此在各凹部7之间没有设置波峰。对此优选的是，从一个凹部7到下一个凹部7中的过渡部24不是与滑动面16成直角地设置，而是沿滑动轴承元件1的周向方向倾斜。过渡部24的边缘和/或角在必要时可以倒圆地构成。

要指出的是，在图7至图12中仅示出用于润滑剂槽5的实施方式的示例。

此外，存在以下可能性：润滑剂槽5可以具有沿滑动轴承元件1的轴向并排地设置的多个波浪形的(如图5中所示)或多个阶梯状的(如图12中所示)的表面结构，所述表面结构在延伸中必要时沿周向方向偏移，从而例如沿滑动轴承元件1的轴向方向看，波谷设置在波峰旁。

此外，存在以下可能性：将凹部7与润滑剂槽5组合。例如，波浪结构(图5)或阶梯结构(图12)可以在润滑剂槽5的各面中的一个面中、例如底面19中附加地具有凹部7、例如在图2和图3中所示出的凹部。

各实施例示出可行的各实施变型方案，在此要注意的是，各个实施变型方案彼此间的组合也是可行的。

最后，由于形式问题要指出的是，为了更好地理解滑动轴承元件1的结构，所述滑动轴承元件不一定按比例地示出。

附图标记列表

1 滑动轴承元件

2 支撑层

3 滑动层

4 中间层

5 润滑剂槽

6 槽底

7 凹部

8 槽出口

9 直径

10 最大距离

11 周向方向

12 端面

13 径向孔

14 宽度

15 边缘区域

16 滑动面

17 横截面扩大部

18 出口

19 底面

20 侧面

21 侧面

22 角度

23 角度

24 过渡部

Claims (11)

1.滑动轴承元件(1)，所述滑动轴承元件包括支撑层(2)和滑动层(3)，其中，在所述滑动层(3)中构成有至少一个润滑剂槽(5)并且所述滑动轴承元件为轴瓦的形式，其特征在于，所述润滑剂槽(5)的底面(19)具有带有表面结构的表面，其中，所述表面结构具有多个凹部(7)，其中，从滑动轴承元件(1)的端面(12)中开始，沿着轴向方向，润滑剂槽(5)的深度朝槽出口(8)的方向变小，使得润滑剂槽(5)在槽出口(8)中平地通到滑动层(3)的滑动面中。

2.根据权利要求1所述的滑动轴承元件(1)，其特征在于，在对滑动层(3)中的润滑剂槽(5)的俯视图中，所述凹部(7)具有最大直径(9)，所述最大直径从0.1mm至60mm的范围选取。

3.根据权利要求1或2所述的滑动轴承元件(1)，其特征在于，所述凹部(7)具有在0.1mm至20mm之间的最大深度。

4.根据权利要求1或2所述的滑动轴承元件(1)，其特征在于，在对滑动层(3)中的润滑剂槽(5)的俯视图中，所述凹部(7)具有圆形的或椭圆形的或水滴形的横截面形状。

5.根据权利要求4所述的滑动轴承元件(1)，其特征在于，所述凹部(7)以球冠形构成。

6.根据权利要求1或2所述的滑动轴承元件(1)，其特征在于，所述多个凹部(7)沿所述滑动层(3)的周向方向(11)相继地设置，从而构成波浪形的表面结构。

7.根据权利要求6所述的滑动轴承元件(1)，其特征在于，在所述表面结构中设置有至少一个用于让润滑剂进入的径向孔(13)。

8.根据权利要求7所述的滑动轴承元件(1)，其特征在于，所述径向孔(13)设置在所述波浪形的表面结构的波峰上。

9.根据权利要求1或2所述的滑动轴承元件(1)，其特征在于，所述凹部(7)的边缘区域(15)凸状地倒圆。

10.根据权利要求1或2所述的滑动轴承元件(1)，其特征在于，所述润滑剂槽(5)至少部分地具有以下深度：所述深度对应于所述滑动层(3)沿径向方向的厚度。

11.根据权利要求1或2所述的滑动轴承元件(1)，其特征在于，在相邻的各凹部(7)之间的最大距离(10)从0.1mm至60mm的范围选取。

Images