DE102006035003A1

DE102006035003A1 - Gleitlager für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE102006035003A1
Application number: DE102006035003A
Authority: DE
Inventors: Yukihiko Inuyama Kagohara; Shinji Inuyama Ochi; Hideo Inuyama Ishikawa; Masaaki Inuyama Sakamoto
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 2005-08-08
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2007-02-15
Also published as: US20070031651A1; JP4358801B2; JP2007046638A

Abstract

Ein Gleitlager für Verbrennungsmotoren umfasst eine Gleitschicht (6), welche eine äußere Schmierschicht (5) aufweist, in welcher ein fester Schmierstoff enthalten ist, und wobei die äußere Schmierschicht (5) ein Element enthält, welches mit einer maximalen Konzentration von nicht weniger als 5 Gewichtsprozent in der äußeren Schmierschicht in dem festen Schmierstoff enthalten ist, und wobei mindestens ein vereinigter Partikel des festen Schmierstoffes auf einer Oberfläche der äußeren Schmierschicht (5) ausgebildet ist, wobei der vereinigte Partikel des festen Schmierstoffes ein Partikel (4) des festen Schmierstoffes ist, welcher ausgebildet ist, indem eine Mehrzahl von primären Partikeln vereinigt wird, wobei der vereinigte Partikel des festen Schmierstoffes eine Längsseite von nicht weniger als 20 mum, aber weniger als 100 mum bezüglich eines sichtbaren Bereichs der Oberfläche der äußeren Schmierschicht (5) aufweist.

Description

Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleitlager für Verbrennungsmotoren, welches vorteilhafter Weise eine Dauerfestigkeit beibehält, dessen Reibungskoeffizient verringert ist und welches eine verbesserte Antihafteigenschaft aufweist.

Eine ausgezeichnete Antihafteigenschaft, Dauerfestigkeit und Verschleißbeständigkeit sind bei Gleitlagern erforderlich, welche für Verbrennungsmotoren in Automobilen und im Allgemeinen bei industriellen Maschinen eingesetzt werden. Herkömmliche Gleitlager für Verbrennungsmotoren umfassen Aluminium basierte Lagerlegierungen, welche eine mit einer Aluminiumlegierung auskleidete Rückmetallschicht aufweisen, Kupfer basierte Lagerlegierungen, welche eine mit einer Kupferlegierung ausgekleidete Rückmetallschicht aufweisen und Lager, welche ausgebildet sind, indem eine Lagergleitschicht auf eine Oberfläche einer Kupfer basierten Lagerlegierung aufgebracht ist. Diese Lager werden geeignet gemäß den Gebrauchsumständen eingesetzt.

Neuere Verbrennungsmotoren weisen meist eine hohe Drehzahl und eine hohe Ausgangsleistung auf, weisen ein geringes Gewicht auf und sind sparsam im Verbrauch von Brennstoff. Dementsprechend wird angestrebt, dass Gleitlager weiter mit einem hohen Leistungsverhalten ausgebildet werden. Jedoch wird ein Ölfilm auf der gesamten Lageroberfläche dünn, wenn sie bei Verbrennungsmotoren mit einer hohen Drehzahl und einer hohen Ausgangsleistung eingesetzt werden, und ein Lagergehäuse wird aufgrund der Leichtbauweise anfällig für eine Verformung. Demzufolge tritt ein lokaler Kontakt leicht auf und ein Ölfilm wird sehr dünn, so dass Abschnitte, welche einen direkten Kontakt (metallischen Kontakt) unterzogen werden, vermehrt auftreten, was zu einem außerordentlichen Verschleiß und einem Festfressen aufgrund eines Haftens in einigen Fällen führt. Um dies zu vermeiden, ist ein Formanpassungsvermögen der Gleitlager erforderlich, um so einen Ölfilm in einer frühen Phase sicherzustellen, und eine Eigenschaft, bei wel cher ein Festfressen nicht einfach verursacht wird und eine Ermüdung sogar bei einem metallischen Kontakt in einer frühen Phase nicht verursacht wird, wird daher gefordert.

Um eine Scherkraft eines Schmieröls zu verringern, wird ein Schmieröl mit einer geringen Viskosität als eine der Maßnahmen eingesetzt, um den Brennstoffverbrauch zu verringern. Dadurch wird ein Ölfilm derart dünn, dass Abschnitte, welche einem metallischen Kontakt unterzogen werden, in derselben Weise wie bei dem Fall, bei welchem Verbrennungsmotoren eine hohe Drehzahl und eine hohe Ausgangsleistung und ein geringes Gewicht aufweisen, vermehrt auftreten. Solche Abschnitte mit einem metallischen Kontakt weisen einen hohen Reibungswiderstand bezüglich einer zugehörigen Welle auf, so dass es wahrscheinlich ist, dass sie nicht zur Verringerung des Brennstoffverbrauchs beitragen können, und wobei auch Hitze durch Reibung erzeugt wird. Darüber hinaus verringert sich die Viskosität des Schmieröls durch eine solche Hitze, so dass ein metallischer Kontakt gefördert wird. Um eine Erzeugung der Hitze zu verhindern, ist es erforderlich, einen Reibungskoeffizienten bezüglich der zugehörigen Welle zu verringern, und wenn der Reibungskoeffizient verringert werden kann, wird nicht nur ein Hitzewert abgesenkt, sondern es kann auch eine Verbesserung bei der Antihafteigenschaft erzielt werden.

Obwohl die WO 02/40743 kein Gleitlager betrifft, offenbart sie, dass eine Molybdändisulfid enthaltende Schicht bereitgestellt wird, indem feines Pulver von Molybdändisulfid (MoS₂) gegen einer Oberfläche eines Kolbens geschleudert wird, was zu einer äußeren Schicht mit einer Tiefe von 20μm auf einer Oberfläche führt, welche Molybdändisulfid enthält, was ein festes Schmiermittel ist, um einen Kolben eines Verbrennungsmotors mit einem geringen Reibungswiderstand auszubilden.

Kurze Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß einer gut bekannten Technologie für Gleitlager, wird ein fester Schmierstoff in Komponenten einer Lagerlegierung gemischt, oder ein fester Schmierstoff wird zusammen mit einem Harzbinder auf eine Oberfläche einer Lagerlegierungs schicht aufgetragen, wodurch eine Verringerung des Reibungswiderstands bezüglich einer zugehörigen Welle erzielt wird.

Jedoch weist ein Verfahren zum Beschichten eines festen Schmierstoffes auf eine Oberfläche einer Lagerlegierungsschicht ein Problem bei der Haftfestigkeit einer Beschichtungsauflage auf, und ein Effekt einer ausreichenden Absenkung des Reibungskoeffizienten kann in einigen Fällen aufgrund des Vorhandenseins des Harzbinders nicht erzielt werden.

Darüber hinaus werden bei einem Verfahren zum Mischen eines festen Schmierstoffes in Komponenten einer Lagerlegierung für Aluminium basierte Legierungen Partikel eines festen Schmierstoffs im Allgemeinen mit Partikeln einer Aluminium basierten Legierung gemischt. Daher kann fester Schmierstoff in einer Aluminium basierten Legierung enthalten sein. Eine Festigkeit nimmt jedoch durch pulvermetallurgische Partikel ab, und somit ist die Legierung nicht zum Einsatz bei Gleitlagern für Verbrennungsmotoren geeignet. Für den Fall dass eine Lagerlegierung eine Kupfer basierte Legierung ist, werden Partikel des festen Schmierstoffes hauptsächlich mit einem Rohmaterial von Partikeln einer Kupfer basierten Legierung gemischt und dann gesintert, um ein Produkt herzustellen. Der feste Schmierstoff hat sich jedoch bei der Herstellung thermisch zersetzt und daher ist es schwierig, dass der feste Schmierstoff in der Legierung enthalten ist.

Es ist vorstellbar, die Technologie, welche in der WO 02/40743 beschrieben ist, auf ein Gleitlager für Verbrennungsmotoren anzuwenden, um eine Molybdändisulfid enthaltende Schicht auf einer Oberfläche einer Lagerlegierungsschicht auszubilden. Die Technologie, welche in der WO 02/40743 beschrieben ist, umfasst ein Schleudern eines feinen Molybdändisulfidpulvers auf eine Oberfläche eines Kolbens, um dadurch eine Molybdändisulfid enthaltende Schicht auf einer äußeren Schicht mit einer Tiefe von 20μm auszubilden und winzige Vertiefungen auf der Oberfläche des Kolbens auszubilden, wodurch eine Verringerung bei der Reibung aufgrund eines Schmiereffekts des Molybdändisulfids selbst und ein Öl bewahrender Effekt der Vertiefungen auf der Oberfläche erzielt wird. Da feines Molybdändisulfidpulver auf die Oberfläche des Kolbens mit einer hohen Geschwindigkeit geschleudert wird, wird eine Oberflächentemperatur bei dem Kolben um einen Um fang erhöht, wobei ein Teil des Kolbens schmilzt, um eine intermetallische Verbindung mit dem Molybdän in dem Molybdändisulfid auszubilden, so dass das Molybdändisulfid bezüglich der Haftfestigkeit verstärkt wird und die Oberfläche derart verfestigt wird, dass die Verschleißbeständigkeit verbessert wird.

Der Kolben ist jedoch aus einer Aluminium basierten Legierung hergestellt, welche hart ist und eine Vickershärte von nicht weniger als 300 aufweist. Andererseits haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung durch Experimente bestätigt, dass, da eine Lagerlegierung im Gegensatz zu einem Kolben weich ist, diese bezüglich einer Oberflächenrauigkeit rauer wird, wenn veranlasst wird, dass feines Pulver eines festen Schmierstoffes auf sie geschleudert wird, und Vertiefungen auf ihrer Oberfläche groß werden und bezüglich der Form unregelmäßig werden, so dass Unterbrechungen des Ölfilms eher als ein Öl bewahrender Effekt aufgrund des Vorhandenseins der Vertiefungen verursacht wird, wodurch Hitze erzeugt wird, was Beeinträchtigungen bezüglich der Antihafteigenschaft und Dauerfestigkeit zur Folge hat.

Die Erfindung wurde unter Berücksichtigung dieser Situation erdacht und hat ihre Aufgabe darin, ein Gleitlager für Verbrennungsmotoren bereitzustellen, dessen Gleitschicht bezüglich der Oberflächenrauigkeit nicht rauer wird und mit einer äußeren Schmierschicht (oder einem äußeren Schmierbereich) versehen werden kann, in welcher ein fester Schmierstoff enthalten ist, wodurch das Gleitlager eine Dauerfestigkeit beibehält, einen geringen Reibungskoeffizient aufweist und eine ausgezeichnete Antihafteigenschaft besitzt.

Die Erfindung stellt ein Gleitlager für Verbrennungsmotoren bereit, welches eine Gleitschicht umfasst, welche eine äußere Schmierschicht (oder einen äußeren Schmierbereich) aufweist, in welcher ein fester Schmierstoff enthalten ist, wobei die äußere Schmierschicht, mit einer maximalen Konzentration von nicht weniger als 5 Gewichtprozent ein Element enthält, welches in dem festen Schmierstoff enthalten ist, und wobei zumindest ein vereinigter Partikel des festen Schmierstoffes auf einer Oberfläche der äußeren Schmierschicht ausgebildet ist, wobei der vereinigte Partikel des festen Schmierstoffes ein Partikel des festen Schmierstoffes ist, welcher ausgebildet ist, indem eine Mehrzahl von primären Partikeln verei nigt wird, wobei der vereinigte Partikel des festen Schmierstoffes eine Längsseite von nicht weniger als 20μm aber weniger als 100μm bezüglich eines sichtbaren Bereiches einer Oberfläche (das heißt, betrachtet auf einer Oberfläche) der äußeren Schmierschicht aufweist.

Bei Verbrennungsmotoren tendiert ein Ölfilm, welcher zwischen einer Gleitlageroberfläche und einer zugehörigen Welle ausgebildet wird, dazu, aufgrund einer Fehlausrichtung bei einer frühen Phase eines Verbrennungsmotors und einer hohen Drehgeschwindigkeit oder aufgrund einer raschen Veränderung bei einer Drehung im stationären Betriebszustand, dünn zu werden. In solch einem Zustand kommt eine Oberfläche des Gleitlagers in einen metallischen Kontakt mit einer zugehörigen Welle, um einer entsprechenden Verformung und einer entsprechenden Abnutzung unterworfen zu werden. Das bedeutet, dass eine Oberfläche eines Gleitlagers die Funktion aufweist, sich einer entsprechenden Verformung und Abnutzung zu unterwerfen, um einen Ölfilm zu gewährleisten, um einen Ölfilmdruck aufzunehmen, welcher bei einem Betrieb eines Verbrennungsmotors erzeugt wird, um einen normalen Betrieb des Verbrennungsmotors sicherzustellen.

Wenn ein Gleitlager in einen metallischen Kontakt mit einer zugehörigen Welle kommt, verursacht dies einen Anstieg bei dem Reibungswiderstand verglichen mit einem Zustand einer Fluidschmierung, bei welcher ein Ölfilm gewährleistet ist. Ein zugehöriger Kontaktabschnitt erzeugt eine Hitze, und in einigen Fällen verursacht eine solche erzeugte Hitze, dass ein Lageroberflächenmaterial bezüglich seiner Festigkeit vermindert wird, wodurch das Lageroberflächenmaterial vermehrt an der zugehörigen Welle haftet, was zu einem Festfressen führt.

Ein erfindungsgemäßes Gleitlager umfasst eine Gleitschicht, welche eine äußere Schmierschicht aufweist, in welcher ein fester Schmierstoff enthalten ist. Der feste Schmierstoff besitzt eine selbst schmierende Eigenschaft, so dass er einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist. Dementsprechend wird bei dem erfindungsgemäßen Gleitlager durch das Vorhandensein der äußeren Schmierschicht ermöglicht, eine Erhöhung des Reibungswiderstandes, welche durch einen direkten Kontakt verursacht wird, zu verhindern. Daher wird eine Abnahme bei der Materi alfestigkeit aufgrund einer Erzeugung von Hitze unterdrückt, was für die Antihafteigenschaft vorteilhaft ist.

Wenn ein Element, welches in einem festen Schmierstoff enthalten ist, eine maximale Konzentration von nicht weniger als 5 Gewichtprozent (für den Fall dass mehrere Arten von festen Schmierstoffen vorhanden sind, weist eine Gesamtheit von Elementen, welche in dem entsprechenden festen Schmierstoff enthalten sind, eine maximale Konzentration von nicht weniger als 5 Gewichtprozent auf), ist es möglich, einen den Reibungskoeffizienten verringernden Effekt zu erzeugen. Vorzugsweise ist die maximale Konzentration nicht geringer als 15 Gewichtprozent. Dabei bezeichnet ein Element, welches in einem festen Schmierstoff enthalten ist, für den Fall dass der feste Schmierstoff aus dem einzigen Element zusammengesetzt ist, ein einziges Element, welches den festen Schmierstoff ausbildet. Für den Fall dass der feste Schmierstoff aus zwei oder mehr Elementen zusammengesetzt ist, bezeichnet ein Element, welches in einem festen Schmierstoff enthalten ist, ein Element mit einem maximalen Atomgewicht unter den Elementen, welche den festen Schmierstoff ausbilden. Eine maximale Konzentration eines Elements, welches in einem festen Schmierstoff enthalten ist, bezeichnet eine maximale Konzentration unter denjenigen Konzentrationen von Elementen, welche bei jeder unterteilten Einheit gemessen werden, wenn eine äußere Schmierstoffschicht in eine Mehrzahl von Schichten, wobei jede eine vorbestimmte Dicke aufweist, unterteilt ist.

Es ist erfindungsgemäß möglich, zum Beispiel eine Aluminium basierte Lagerlegierung, eine Kupfer basierte Lagerlegierung und eine mit einer Lagergleitschicht versehene Kupfer basierte Lagerlegierung zu verwenden. Eine Aluminium basierte Lagerlegierung und eine Kupfer basierte Lagerlegierung umfassen ein Gleitlager mit einer Konfiguration, bei welcher eine Lagerlegierungsschicht 2 aus einer Aluminium basierten Lagerlegierung oder aus einer Kupfer basierten Lagerlegierung auf eine Rückmetallschicht aufgebracht ist, wie es in 1 dargestellt ist. Die Aluminium basierte Lagerlegierung kann hergestellt werden, indem Zinn mit 3 bis 20 Gewichtprozent; Silicium mit 1,5 bis 8 Gewichtprozent; und Kupfer, Zink, Magnesium, Mangan, Vanadium, Molybdän, Chrom, Nickel, Kobalt, Wolfram usw. hinzugefügt werden, welche als ein Element dienen, um die Dauerfestigkeit von Alumi nium zu verbessern, und weist eine Vickershärte in einem Bereich von ungefähr 40 bis ungefähr 80 auf. Auch die Kupfer basierte Lagerlegierung kann hergestellt werden, indem Zinn, Nickel, usw. dem Kupfer hinzugefügt werden und weist eine Vickershärte in einem Bereich von ungefähr 80 bis ungefähr 150 auf. Die mit einer Lagergleitschicht versehene Kupfer basierte Lagerlegierung wird hergestellt, indem ein Elektroplattieren eingesetzt wird, um eine Lagergleitschicht 3, welche aus einer Bleilegierung, Zinnlegierung, Wismutlegierung, usw. zusammengesetzt ist, auf eine Oberfläche einer Lagerlegierungsschicht 2 aufzukleben, welche aus einer Kupfer basierten Lagerlegierung zusammengesetzt ist, wie es in 2 dargestellt ist. Die Lagergleitschicht 3 verwendet ein relativ weiches Metall, wie z.B. eine Bleilegierung, usw., um eine Vickershärte in einem Bereich von ungefähr 10 bis ungefähr 30 aufzuweisen. Darüber hinaus wird die Lagergleitschicht normalerweise derart ausgebildet, dass sie eine Dicke von ungefähr 15μm aufweist.

Bei solch einem Gleitlager, wie es in 1 dargestellt ist, dient die Lagerlegierungsschicht 2 als eine Gleitschicht 6, und bei solch einem Gleitlager, wie es in 2 dargestellt ist, dient die Lagerlegierungsschicht 2 zusammen mit der Lagergleitschicht 3 als eine Gleitschicht 6. Bei einem Verfahren, bei welchem ein fester Schmierstoff in einer äußeren Schicht einer Gleitschicht enthalten ist, um eine äußere Schmierschicht auszubilden, ist es denkbar, eine so genannte Kugelstrahltechnik eines Schleuderns von Partikeln 4 eines festen Schmierstoffs gegen eine Oberfläche der Gleitschicht 6 anzuwenden. Als ein fester Schmierstoff für das Kugelstrahlen können ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe umfassend Molybdändisulfid, Grafit, Wolframdisulfid, Grafitfluorid und Molybdäntrioxid eingesetzt werden.

Partikel 4 eines festen Schmierstoffs umfassen Partikel eines festen Schmierstoffs, welche aus einer einzigen Partikelmaterie (primäre Partikel) zusammengesetzt sind, und Partikel eines festen Schmierstoffs, bei welchen eine Mehrzahl von primären Partikeln vereinigt sind, um sie auszubilden. Wenn diese Partikel 4 eines festen Schmierstoffs gegen eine Gleitschichtoberfläche 8 eines Gleitlagers geschleudert werden, dringen die Partikel 4 des festen Schmierstoffs in einen Oberflächenabschnitt der Gleitschicht 6 ein, um eine äußere Schmierschicht (oder einen äußeren Schmierbereich) 5 auszubilden. Wenn die Partikel 4 des festen Schmierstoffs gegen die Gleitschichtoberfläche 8 geschleudert werden, wird ein Partikel des festen Schmierstoffs, bei welchem eine Mehrzahl von primären Partikeln vereinigt sind, um ihn auszubilden, durch einen Stoß bei dem Aufprall flach gedrückt. Insbesondere wenn auf einen Partikel (sekundärer Partikel) eines festen Schmierstoffs, bei welchem eine Mehrzahl von primären Partikeln vereinigt ist, um ihn auszubilden, in der folgenden Beschreibung Bezug genommen wird, wird er als vereinigter Partikel eines festen Schmierstoffs bezeichnet. Da eine Mehrzahl von primären Partikeln aufgrund einer Kraft zusammen kleben, welche mit einer Intermolekularkraft vergleichbar ist, um einen vereinigten Partikel eines festen Schmierstoffs auszubilden, ist der vereinigte Partikel eines festen Schmierstoffs verglichen mit primären Partikeln von geringer Festigkeit. Daher wird, auch wenn vereinigte Partikel eines festen Schmierstoffs hervorragen, eine hervorragende Oberfläche nicht rau ausgebildet (d.h. es wird keine Oberfläche einer starken Oberflächenrauigkeit ausgebildet).

Erfindungsgemäß ist der vereinigte Partikel eines festen Schmierstoffs, welcher eine Größe von nicht weniger als 20μm aber weniger als 100μm bezüglich des sichtbaren Bereichs der Oberfläche aufweist, auf einer Oberfläche einer äußeren Schmierschicht 5 vorhanden, wie es in 3B dargestellt ist. Dabei sind Abmessungen des vereinigten Partikels des festen Schmierstoffs durch eine Länge einer Längsseite davon (maximaler Durchmesser) repräsentiert. Natürlich können auch Partikel 4 des festen Schmierstoffs, welche aus primären Partikeln gebildet sind, auf der Oberfläche der äußeren Schmierschicht 5 vorhanden sein.

Wenn vereinigte Partikel des festen Schmierstoffs, welche eine Größe von nicht weniger als 20μm aber weniger als 100μm aufweisen, auf einer Oberfläche einer Gleitschicht (einer äußeren Oberfläche der äußeren Schmierschicht) vorhanden sind, kann eine Abnahme des Reibungswiderstandes erzielt werden. Wenn in einem direkten Kontakt mit einer zugehörigen Welle ein fester Schmierstoff auf der Oberfläche der Gleitschicht von einer äußeren Schmierschicht oder vereinigte Partikel des festen Schmierstoffs bereitgestellt werden, wird eine Abnahme bezüglich des Reibungswiderstandes erzielt. In einigen Fällen, wenn nur vereinigte Partikel eines festen Schmierstoffs von einer Größe von weniger als 20μm vorhanden sind, führt dies zu einer Verringerung der Vorschubgeschwindigkeit, und für den Fall von einer Größe von mehr als 100μm lösen sich die vereinigten Partikel des festen Schmierstoffs von einer äußeren Schmierschicht ab. Vorzugsweise weisen die vereinigten Partikel eines festen Schmierstoffs eine Größe von 20 bis 50μm auf. Die vereinigten Partikel des festen Schmierstoffs mit einer Größe von nicht weniger als 20μm aber weniger als 100μm sind darüber hinaus bezüglich einer Abnahme des Reibungskoeffizienten effektiv, wenn nicht weniger als 5 aber weniger als 400 von ihnen pro 4,5mm² vorhanden sind. Nicht weniger als 30 aber nicht mehr als 200 ist vorzuziehen.

Wie vorab beschrieben ist, wird eine Oberfläche eines Gleitlagers in geeigneter Weise einem Abrieb unterzogen, um einen Ölfilm zu gewährleisten. Um einen Betrieb mit einem festen Schmierstoff aufrechtzuerhalten, wobei ein Abrieb über die Betriebslebensdauer eines Verbrennungsmotors beibehalten wird, ist vorzugsweise eine äußere Schmierschicht, welche einen festen Schmierstoff enthält, mit einer Tiefe von 10μm auf einer Oberfläche einer Lagerlegierungsschicht vorhanden. Wenn die Tiefe 10μm übersteigt, verringert sich die Festigkeit der Lagerlegierungsschicht, was zu einer Ermüdung aufgrund eines Ölfilmdrucks führt. Nicht mehr als 5μm ist besser.

Aufgrund einer Kollision mit einer Gleitschicht beim Kugelstrahlen werden die vereinigten Partikel des festen Schmierstoffs flach gedrückt. Die vereinigten Partikel des festen Schmierstoffs sind in manchen Fällen vollständig in der äußeren Schmierschicht 5 aufgenommen und manchmal derart teilweise aufgenommen, dass sie von einer Oberfläche der äußeren Schmierschicht 5 hervorragen, wie es in 3A dargestellt ist. Für den Fall dass eine Abmessung T in einer Dickenrichtung zum Beispiel 15μm beträgt und ein vereinigter Partikel des festen Schmierstoffs teilweise in der äußeren Schmierschicht 5 aufgenommen ist, setzt sich die Abmessung aus einer Eintauchtiefe von 10μm und einer Höhe von 5μm, um welche der Partikel von der Oberfläche der äußeren Schmierschicht 5 hervorragt, zusammen. In dem Fall, in welchem eine Abmessung in einer Dickenrichtung nicht mehr als 15μm beträgt, ist es einfach, eine Eintauchtiefe von nicht mehr als 10μm auszubilden, so dass leicht für einen Effekt des festen Schmierstoffs gesorgt wird, während die Festigkeit der Lagerlegierung beibehalten wird, und es ist einfach, eine Vorsprungshöhe von nicht mehr als 5μm auszubilden, so dass eine Unterbre chung des Ölfilms, welche durch eine Rauigkeit verursacht wird, leicht zu verhindern ist. Für den Fall dass eine Dicke nicht weniger als 0,01μm beträgt, wird eine Verbesserung bezüglich einer Zufuhr eines festen Schmierstoffs zu der Oberfläche der äußeren Schmierschicht 5 erzielt, um eine weitere Abnahme des Reibungskoeffizienten zu ermöglichen. Dementsprechend haben die vereinigten Partikel des festen Schmierstoffs vorzugsweise eine Abmessung von 0,01 bis 15μm in einer Dickenrichtung. 1 bis 10μm ist besser.

Für den Fall dass eine äußere Schmierschicht auf einer Lagerlegierungsschicht ausgebildet wird, weist die Lagerlegierung vorzugsweise eine Vickershärte von nicht mehr als 160 auf. Für den Fall dass die Lagerlegierung eine Vickershärte von mehr als 160 aufweist, ist eine hohe Energie (Kollisionsgeschwindigkeit, Partikelmasse) notwendig, um einen festen Schmierstoff, welcher in einer Lagerlegierungsschicht enthalten ist, auszubilden, wodurch Vertiefungen auf einer Oberfläche davon erzeugt werden und eine Erhöhung der Oberflächenrauigkeit durch Schmelzen verursacht wird. Wenn eine Lagerlegierungsschicht eine Vickershärte von weniger als 40 aufweist, kann sie einer Belastung wie bei einem Lager für Verbrennungsmotoren, bei welchen eine hohe Drehgeschwindigkeit und eine hohe Ausgangsleistung erforderlich sind, nicht standhalten. Daher weist eine Lagerlegierungsschicht vorzugsweise eine Vickershärte von nicht weniger als 40 aber weniger als 160 auf.

Für den Fall dass eine äußere Schmierschicht auf einer Lagergleitschicht ausgebildet wird, ist die Lagergleitschicht weich, so dass eine Kollisionsenergie eines festen Schmierstoffs verringert werden kann, so dass keine Vertiefungen erzeugt werden.

Sowohl bei einer Konfiguration, bei welcher eine äußere Schmierschicht auf einer Lagerlegierungsschicht ausgebildet wird, als auch bei einer Konfiguration, bei welcher eine äußere Schmierschicht auf einer Lagergleitschicht ausgebildet wird, ist es möglich, dass bei einem Kugelstrahlen von winzigen Partikeln eines festen Schmierstoffes Vertiefungen auf einer Oberfläche der äußeren Schmierschicht erzeugt werden, was zu einer Erhöhung der Oberflächenrauigkeit führt. Die Rauigkeit weist vorzugsweise eine maximale Höhe Rz von nicht mehr als 5μm auf, um eine Unterbrechung des Ölfilms zu verhindern. Dies ist auch für einen Reibungskoeffizienten und eine Antihafteigenschaft vorteilhaft. Eine Oberflächenrauigkeit von nicht mehr als 3μm ist besser.

Erfindungsgemäß kann eine eine Oberfläche überdeckende Schicht, welche aus einem festen Schmierstoff gebildet wird und eine Dicke von 0,01 bis 10μm aufweist, auf der Oberfläche der äußeren Schmierschicht bereitgestellt werden. Die die Oberfläche überdeckende Schicht kann ausgebildet werden, indem eine Kollisionsenergie eines festen Schmierstoffs verringert wird. Wenn die Kollisionsenergie verringert wird, verbinden sich Partikel des festen Schmierstoffs aufgrund einer Intermolekularkraft selbst, um als eine Schicht auf der Oberfläche der äußeren Schmierschicht zu kleben.

Da die die Oberfläche überdeckende Schicht nur von einem festen Schmierstoff ausgebildet wird, ist es möglich, eine selbst schmierende Eigenschaft zu erhöhen. Für den Fall dass die die Oberfläche überdeckende Schicht eine Dicke von weniger als 0,01μm aufweist, wird derselbe Effekt erzeugt, wie für den Fall dass nicht weniger als 5 Gewichtprozent eines Elements, welches in dem festen Schmierstoff vorhanden ist, in einer Tiefe von 10μm auf einer Oberfläche einer Lagerlegierungsschicht vorhanden ist. Wenn die die Oberfläche überdeckende Schicht eine Dicke von mehr als 10μm aufweist, neigt sie darüber hinaus dazu, sich von der Lagerlegierungsschicht abzulösen. Die die Oberfläche überdeckende Schicht weist besser eine Dicke von 0,1 bis 5μm auf.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht, welche anschaulich eine äußere Schmierschicht einer Gleitschicht (ohne irgendeine Lagergleitschicht) gemäß der Erfindung darstellt;
2 ist eine Querschnittsansicht, welche anschaulich eine äußere Schmierschicht einer Gleitschicht (mit einer Lagergleitschicht) gemäß der Erfindung darstellt;
3A ist eine Querschnittsansicht, welche einen Zustand darstellt, in welchem Partikel eines festen Schmierstoffs in einer äußeren Schmierschicht eingebettet sind;
3B ist eine Draufsicht, welche einen Zustand darstellt, in welchem die Partikel des festen Schmierstoffs in der äußeren Schmierschicht eingebettet sind;
4A ist ein Graph, welcher Ergebnisse von Tests, welche einen statischen Reibungskoeffizienten messen, für Aluminium basierte Lagerlegierungen (deren Gleitschicht aus Al-10Sn-3Si-1Cu hergestellt ist) darstellt;
4B ist ein Graph, welcher Ergebnisse von Festfresstests für Aluminium basierte Lagerlegierungen (deren Gleitschicht aus A1-10Sn-3Si-1Cu hergestellt ist) darstellt;
4C ist ein Graph, welcher Ergebnisse von Ermüdungstests für Aluminium basierte Lagerlegierungen (deren Gleitschicht aus A1-10Sn-3Si-1Cu hergestellt ist) darstellt;
5A ist ein Graph, welcher Ergebnisse von Tests, welche einen statischen Reibungskoeffizienten messen, für Kupfer basierte Lagerlegierungen (deren Gleitschicht aus Cu-10Sn hergestellt ist) darstellt;
5B ist ein Graph, welcher Ergebnisse von Festfresstests für Kupfer basierte Lagerregierungen (deren Gleitschicht aus Cu-10Sn hergestellt ist) darstellt;
5C ist ein Graph, welcher Ergebnisse von Ermüdungstests für Kupfer basierte Lagerlegierungen (deren Gleitschicht aus Cu-10Sn hergestellt ist) darstellt;
6A ist ein Graph, welcher Ergebnisse von Tests, welche einen statischen Reibungskoeffizienten messen, für mit einer Lagergleitschicht versehene Kupfer basierte Lagerlegierungen (deren Gleitschicht aus Pb-9Sn-9In hergestellt ist) darstellt;
6B ist ein Graph, welcher Ergebnisse von Festfresstests für mit einer Lagergleitschicht versehene Kupfer basierte Lagerlegierungen (deren Gleitschicht aus Pb-9Sn-9In hergestellt ist) darstellt; und
6C ist ein Graph, welcher Ergebnisse von Ermüdungstests für mit einer Lagergleitschicht versehene Kupfer basierte Lagerlegierungen (deren Gleitschicht aus Pb-9Sn-9In hergestellt ist) darstellt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Im Folgenden wird die Erfindung mit mehr Details mit Bezug auf eine bestimmte Ausführungsform beschrieben.
1. Als erstes wird ein Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers mit Bezug auf eine Aluminium basierte Lagerlegierung, auf eine Kupfer basierte Lagerlegierung und auf eine mit einer Lagergleitschicht versehene Kupfer basierte Lagerlegierung beschrieben.
Aluminium basierte Lagerlegierung
Bimetall, welches ein Material eines Lagers ausbildet, wird hergestellt, indem eine Platte einer Aluminium basierten Lagerlegierung für eine Lagerlegierungsschicht durch normales Gießen und Walzen ausgebildet wird und indem die Platte auf einen Stahlstreifen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt gefügt wird, welcher eine Rückmetallschicht ausbildet, um dasselbe einem Walzplattieren zu unterziehen. Ein Gleitlager wird hergestellt, indem das Bimetall in eine halbzylindrische Form gearbeitet wird.
Kupfer basierte Lagerlegierung
Ein Bimetall wird hergestellt, indem ein Pulver einer Kupfer basierten Lagerlegierung auf den Stahlstreifen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt aufgetragen wird, welcher eine Rückmetallschicht ausbildet, um dasselbe einem Sintern bei einer hohen Temperatur zu unterziehen. Ein Gleitlager wird hergestellt, indem das Bimetall in eine halbzylindrische Form gearbeitet wird.
Mit einer Lagergleitschicht versehene Kupfer basierte Lagerlegierung
Ein Elektroplattieren wird eingesetzt, um eine metallische Lagergleitschicht auf eine innere Oberfläche der Kupfer basierten Lagerlegierung, welche in der vorab beschriebenen Weise hergestellt ist, aufzubringen.
2. Nachfolgend wird ein Verfahren zum Ausbilden einer äußeren Schmierschicht beschrieben.
Die äußere Schmierschicht wird mit einem festen Schmierstoff, welcher in einer Oberfläche einer Gleitschicht des Gleitlagers enthalten ist, welches in der vorab beschriebenen Weise hergestellt wird, ausgebildet. Um dies auszuführen, wird ein Pulver eines festen Schmierstoffes, welches eine Partikelgröße von 0,5 bis 80μm aufweist, durch Druckluft bei 0,5 bis 1,0MPa auf die Oberfläche der Gleitschicht des Gleitlagers geschleudert, welches wie vorab beschrieben hergestellt ist, damit der feste Schmierstoff in der Gleitschicht vorhanden ist.
In diesem Fall ist das geschleuderte Pulver aus primären Partikeln und Partikeln (vereinigten Partikeln des festen Schmierstoffes), welche aus einer Mehrzahl von vereinigten Partikeln ausgebildet sind, zusammengesetzt. Es ist erstrebenswert, dass die primären Partikel eine Partikelgröße von 0,5 bis 20μm und die vereinigten Partikel des festen Schmierstoffes eine Partikelgröße von 20 bis 80μm aufweisen und bis zu 70 Volumenprozent der Menge der gesamten Partikel des festen Schmierstoffes bilden. Besser bilden die vereinigten Partikel des festen Schmierstoffes 5 bis 30 Volumenprozent der Menge der gesamten Partikel.
Darüber hinaus kann, nachdem die äußere Schmierschicht ausgebildet ist, eine eine Oberfläche abdeckende Schicht, welche aus einem festen Schmierstoff zusammengesetzt ist, auf einer Oberfläche der äußeren Schmierschicht vorhanden sein.
3. Entsprechend des vorab beschriebenen Verfahrens wurden erfindungsgemäße Muster und Vergleichsmuster, welche in den folgenden Tabellen 1 bis 3 aufgeführt sind, hergestellt und Leistungstests damit vorgenommen. Tabelle 1 zeigt Aluminium basierte Lagerlegierungen, wobei deren Lagerlegierungsschicht aus Al-10Sn-3Si-1Cu (die Angaben repräsentieren Anteile in Gewichtprozent, wobei dasselbe für die folgenden Angaben gilt) zusammengesetzt ist, Tabelle 2 zeigt Kupfer basierte Lagerlegierungen, wobei deren Lagerlegierungsschicht aus Cu-10Sn zusammengesetzt ist, und Tabelle 3 zeigt mit einer Lagergleitschicht versehene Kupfer basierte Lagerlegierungen, wobei deren Lagerlegierungsschicht erhalten wird, indem eine Kupfer basierte Lagerlegierung, welche dieselben Komponenten wie diejenige in der Tabelle 2 aufweist, mit einer Lagergleitschicht, welche aus Pb-9Sn-9In zusammengesetzt ist, überdeckt wird. Des Weiteren sind alle Muster, welche in den Tabellen 1 bis 3 gezeigt werden, mit keiner eine Oberfläche abdeckenden Schicht versehen. Auch gemäß GDOES (Glimmentladungsspektroskopie, engl. glow discharge optical emission spectroscopy) wurde eine Konzentration eines Elements, welches in einem festen Schmierstoff auf der äußeren Schmierschicht enthalten ist, gemessen. Bei den Leistungstests wurden Tests, welche einen statischen Reibungskoeffizient messen, Festfresstests und Ermüdungstests ausgeführt, wobei Tabellen 4 bis 6 Testvoraussetzungen davon darstellen und 4 bis 6 entsprechende Testergebnisse darstellen. Die dargestellten Tests, welche den statischen Reibungskoeffizient messen, setzen voraus, dass die Vergleichsprodukte 11, 15, 18, welche keinen festen Schmierstoff enthalten, einen Reibungskoeffizient von 100 aufweisen.

Tabelle 4
Tabelle 5
Tabelle 6
3.1. Die Ergebnisse der Tests für Aluminium basierte Lagerlegierungen (Tabelle 1) werden erläutert.
Test zur Messung des statischen Reibungskoeffizienten
Alle erfindungsgemäßen Produkte 1 bis 4, bei welchen ein Element, welches in einem festen Schmierstoff in einer äußeren Schmierschicht enthalten ist, eine maximale Konzentration (eine maximale Konzentration eines Elements des festen Schmierstoffes) von nicht weniger als 5 Gewichtprozent aufweist und eine Längsseite (eine Längsseite der Partikel des festen Schmierstoffes) von vereinigten Partikeln des festen Schmierstoffes nicht weniger als 20μm aber weniger als 100μm beträgt, weisen im Vergleich mit einem Vergleichsprodukt 11, welches keine äußere Schmierschicht aufweist, und im Vergleich mit Vergleichsprodukten 12 bis 14, welche eine äußere Schicht aufweisen, die einen festen Schmierstoff enthält, bei welchen aber eine maximale Konzentration eines Elements des festen Schmierstoffes oder eine Längsseite der Partikel des festen Schmierstoffes außerhalb des Bereichs der Erfindung liegt, einen geringeren Reibungskoeffizient auf.
Aufgrund einer Partikelgröße der Partikel des festen Schmierstoffes weist das Vergleichsprodukt 14 keinen den Reibungskoeffizient verringernden Effekt im Vergleich zu den erfindungsgemäßen Produkten 1 bis 4 auf, da eine Längsseite der Partikel des festen Schmierstoffes größer als 120μm ist, obwohl ein Element des festen Schmierstoffes eine maximale Konzentration von nicht weniger als 5 Gewichtprozent aufweist. Der Grund dafür ist, dass, wenn vereinigte Partikel des festen Schmierstoffes eine Partikelgröße von 100μm überschreiten, sie sich in einer frühen Phase ablösen, weshalb ein den Reibungskoeffizient verringernder Effekt des festen Schmierstoffes nicht erwartet werden kann.
Obwohl die Anzahl der vereinigten Partikel des festen Schmierstoffes (die Anzahl der Partikel des festen Schmierstoffes) des erfindungsgemäßen Produktes 1 mit 15 pro 4,5mm² relativ gering ist, weist das erfindungsgemäße Produkt auch im Vergleich mit den Vergleichsprodukten 12 bis 14 einen kleineren Reibungskoeffizienten auf. Insbesondere das erfindungsgemäße Produkt 2, bei welchem die An zahl der Partikel des festen Schmierstoffes hoch ist, weist unter den erfindungsgemäßen Produkten den besten den Reibungskoeffizienten verringernden Effekt auf, was insbesondere daran liegt, dass ein Element des festen Schmierstoffes eine maximale Konzentration von bis zu 34,4 Gewichtprozent aufweist.
Festfresstest, Ermüdungstest
Alle erfindungsgemäßen Produkte 1 bis 4 weisen eine Antihafteigenschaft und eine Dauerfestigkeit auf, welche gleichwertig oder besser als diejenige der Vergleichsprodukte 11 bis 14 ist.
Das erfindungsgemäße Produkt 2, bei welchem ein Element des festen Schmierstoffes eine maximale Konzentration von nicht weniger als 5 Gewichtprozent aufweist, bei welchem eine Längsseite der Partikel des festen Schmierstoffes nicht kleiner als 20μm aber kleiner als 100μm ist und bei welchem die Anzahl der Partikel des festen Schmierstoffes zwischen 5 und 400 pro 4,5mm² liegt, weist eine im Vergleich mit den Vergleichsprodukten 11 bis 14 bessere Antihafteigenschaft und Dauerfestigkeit auf. Dies ist dadurch begründet, dass bei den Tests ein Reibungswiderstand an einer Welle verringert wurde und ein Temperaturanstieg auf der Oberfläche der Gleitschicht bei der Grenzflächenschmierung unterdrückt wurde.
Bei einem Vergleich zwischen den erfindungsgemäßen Produkten 1 bis 4 und dem Vergleichsprodukt 14 weist das Vergleichsprodukt 14 bei den Ergebnissen aller Tests die geringste Dauerfestigkeit auf. Der Grund dafür ist, dass, da die Oberfläche des Vergleichsprodukts 14 große vereinigte Partikel des festen Schmierstoffes aufweist, eine Verringerung bezüglich des Reibungskoeffizienten aufgrund des Ablösens der vereinigten Partikel des festen Schmierstoffes auftritt, und da eine äußere Schmierschicht eine große Tiefe aufweist, was die Festigkeit der Gleitschicht verringert, eine Verringerung des Reibungskoeffizienten nicht erzielt wird.
3.2. Nachfolgend werden die Testergebnisse der Kupfer basierten Lagerlegierungen (Tabelle 2) beschrieben.
Test zur Messung des statischen Reibungskoeffizienten
Alle erfindungsgemäßen Produkte 5 bis 7 weisen im Vergleich zu dem Vergleichsprodukt 15, welches keine äußere Schmierschicht aufweist, und zu den Vergleichsprodukten 16, 17, welche eine äußere Schicht umfassen, die einen festen Schmierstoff enthält, aber bei welchen eine maximale Konzentration eines Elements des festen Schmierstoffes außerhalb des Bereichs der Erfindung liegt, einen geringeren Reibungskoeffizienten auf.
Das erfindungsgemäße Produkt 6 mit einer äußeren Schmierschicht, in welcher ein Element des festen Schmierstoffes eine maximale Konzentration von nicht weniger als 5 Gewichtprozent und eine Längsseite der Partikel des festen Schmierstoffes nicht kleiner als 20μm, aber kleiner als 100μm ist, weist im Vergleich zu den anderen erfindungsgemäßen Produkten 5, 7 eine geringe maximale Konzentration eines Elements des festen Schmierstoffes auf, aber weist im Vergleich mit dem Vergleichsprodukt 16, bei welchem eine Längsseite der vereinigten Partikel des festen Schmierstoffes bis zu 0,5μm klein ist, und im Vergleich zu dem Vergleichsprodukt 17, bei welchem eine Längsseite der vereinigten Partikel des festen Schmierstoffes bis zu 130μm groß ist, einen kleinen Reibungskoeffizient auf.
Bei einem Vergleich zwischen den erfindungsgemäßen Produkten 5 bis 7 und dem Vergleichsprodukt 17 weist das Vergleichsprodukt 17 ein Element des festen Schmierstoffes mit einer maximalen Konzentration von weniger als 5 Gewichtprozent und eine Längsseite der vereinigten Partikel des festen Schmierstoffes von mehr als 100μm auf und eine Oberflächenrauigkeit Rz davon übersteigt 5μm, was eine große Oberflächenrauigkeit bedeutet, wodurch ein direkter Kontakt davon mit einer Welle übermäßig groß ist, weshalb ein Reibungswiderstand nicht verringert werden kann, und die vereinigten Partikel des festen Schmierstoffes lösen sich beim Gleiten ab, so dass ein den Reibungskoeffizienten verringernder Effekt vergleichbar mit demjenigen der erfindungsgemäßen Produkte 5 bis 7 nicht erzielt wird.
Festfresstest, Ermüdungstest
Alle erfindungsgemäßen Produkte 5 bis 7 sind auch bezüglich der Antihafteigenschaft besser als die Vergleichsprodukte 15 bis 17. Die erfindungsgemäßen Produkte 5 bis 7 sind bezüglich der Dauerfestigkeit gleichwertig oder besser als die Vergleichsprodukte 15 bis 17.
Insbesondere ist das Vergleichsprodukt 17 bezüglich der Antihafteigenschaft und bezüglich der Dauerfestigkeit schlecht, da sich die Partikel des festen Schmierstoffes aufgrund der großen Partikelgröße ablösen.
3.3. Nach den Ergebnissen der Tests zur Messung des statischen Reibungskoeffizienten, der Festfresstests und der Ermüdungstests für mit einer Lagergleitschicht versehene Kupfer basierte Lagerlegierungen (Tabelle 3) weisen alle erfindungsgemäßen Produkte 8 bis 10 im Vergleich mit den Vergleichsprodukten 18 bis 20 auch einen großen den Reibungskoeffizienten verringernden Effekt auf und sind bezüglich der Antihafteigenschaft und Dauerfestigkeit überlegen. Die erfindungsgemäßen Produkte 8 bis 10 sind Lager, welche ausgebildet sind, indem eine Lagergleitschicht auf einer Oberfläche einer Lagerlegierungsschicht einer Kupfer basierten Lagerlegierung vorhanden ist, und sind wegen des Vorhandenseins der Lagergleitschicht bezüglich der Antihafteigenschaft speziell verbessert.
3.4. Wie vorab beschrieben ist, ist es gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform möglich, ein Gleitlager für Verbrennungsmotoren zu erhalten, welches hinsichtlich der Dauerfestigkeit verbessert ist, einen geringen Reibungskoeffizienten aufweist und bezüglich der Antihafteigenschaft ausgezeichnet ist.

Claims

Gleitlager für Verbrennungsmotoren, welches eine Gleitschicht (6) umfasst, die eine äußere Schmierschicht (5) aufweist, welche einen festen Schmierstoff enthält, wobei die äußere Schmierschicht (5) ein Element enthält, welches in dem festen Schmierstoff mit einer maximalen Konzentration von nicht weniger als 5 Gewichtprozent enthalten ist, und wobei mindestens ein vereinigter Partikel des festen Schmierstoffes auf einer Oberfläche der äußeren Schmierschicht (5) ausgebildet ist, wobei der vereinigte Partikel des festen Schmierstoffes ein Partikel (4) des festen Schmierstoffes ist, welcher ausgebildet ist, indem eine Mehrzahl von primären Partikeln vereinigt wird, wobei der vereinigte Partikel des festen Schmierstoffes eine Längsseite von nicht weniger als 20μm aber weniger als 100μm bezüglich eines sichtbaren Bereichs der Oberfläche der äußeren Schmierschicht (5) aufweist.
Lager nach Anspruch 1, wobei die äußere Schmierschicht (5) derart ausgebildet ist, dass sie einen festen Schmierstoff mit einer Tiefe von 10μm auf einer Oberfläche der Gleitschicht (6) enthält.
Lager nach Anspruch 1 oder 2, wobei die vereinigten Partikel des festen Schmierstoffes auf der Oberfläche der äußeren Schmierschicht (5) mit einer Anzahl pro 4,5mm² bezüglich eines sichtbaren Bereichs der Oberfläche von nicht weniger als 5 aber weniger als 400 vorhanden sind.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die äußere Schmierschicht (5) eine Oberflächenrauigkeit aufweist, bei welcher eine maximale Höhe Rz der Obertlächenrauigkeit nicht mehr als 5μm beträgt.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der feste Schmierstoff aus mindestens einem Element der Gruppe umfassend Molybdändisulfid, Grafit, Wolframdisulfid, H-Bornitrid, Grafitfluorid und Molybdäntrioxid zusammengesetzt ist.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die vereinigten Partikel des festen Schmierstoffes eine Größe zwischen 0,01 und 15μm in einer Dickenrichtung der äußeren Schmierschicht (5) aufweisen.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welches weiter eine eine Oberfläche überdeckende Schicht umfasst, die auf der Oberfläche der äußeren Schmierschicht (5) vorhanden ist, wobei die die Oberfläche überdeckende Schicht aus einem festen Schmierstoff zusammengesetzt ist und eine Dicke von 0,01 bis 10μm aufweist.