DE102013214012B4 - Gleitlager - Google Patents

Abstract

Gleitlager für einen Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch:eine Metallschicht (2) mit einer inneren Umfangsfläche, die derart gebildet ist, dass sie sich entlang mindestens eines Teils einer zylindrischen Form erstreckt; undeine Harzbeschichtungsschicht (3), die gebildet ist auf der inneren Umfangsfläche der Metallschicht (2), wobei:die innere Umfangsfläche der Metallschicht (2) ringförmige oder spiralförmige Nutbereiche aufweist, die sich in einer im Allgemeinen umlaufenden Richtung der zylindrischen Form erstrecken, so dass die innere Umfangsfläche Überstandsbereiche aufweist, die aneinander angrenzend angeordnet sind in der axialen Richtung der zylindrischen Form und die sich in der im Allgemeinen umlaufenden Richtung erstrecken;die Harzbeschichtungsschicht (3) gebildet ist, um zu passen zu Formen der Nutbereiche und der Überstandsbereiche;t und Rpk den folgenden Beziehungen genügen:1,0 μm≤t≤5,0 μmund0,06≤Rpk/t≤5,04,wobei t die durchschnittliche Beschichtungsdicke der Harzbeschichtungsschicht (3) an anderen Positionen als den Scheiteln der Überstandsbereiche ist; undRpk eine reduzierte Spitzenhöhe der Harzbeschichtungsschicht (3) ist;T, t und σ der folgenden Beziehung genügen:t−2σ≤T≤t+2σ,wobei σ die Standardabweichung der Beschichtungsdicken der Harzbeschichtungsschicht (3), gemessen an den von den Scheiteln der Überstandsbereiche verschiedenen Positionen, ist undT ein tatsächlicher Messwert der Beschichtungsdicke ist;Rsma und Rsmr der folgenden Beziehung genügen:|Rsma−Rsmr|≤0,05 mm,wobei Rsma eine durchschnittliche Länge, gemessen zwischen den angrenzenden Überstandsbereichen auf der inneren Umfangsfläche der Metallschicht (2), ist undRsmr eine durchschnittliche Länge, gemessen zwischen korrespondierenden angrenzenden Überstandsbereichen der Harzbeschichtungsschicht (3), ist, entsprechend den Überstandsbereichen der Metallschicht (2); undRsma und Δ der folgenden Beziehung genügen:Δ≤Rsma/3,wobei Δ ein Abstand, gemessen in der axialen Richtung zwischen einem der Überstandsbereiche auf der inneren Umfangsfläche der Metallschicht (2) und einem entsprechenden der Überstandsbereiche der Harzbeschichtungsschicht (3), ist, wobei der eine entsprechende Bereich am nächsten positioniert ist zu dem einen der Überstandsbereiche der Metallschicht (2).

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleitlager und betrifft insbesondere ein Gleitlager für einen Verbrennungsmotor.
• HINTERGRUND
• Eine Struktur mit einer Harzbeschichtungsschicht, die aufgebracht ist auf einer äußeren Oberfläche einer Lagerlegierungsschicht, ist bekanntermaßen wirksam als eine Struktur zur Verbesserung der Gleitlagereigenschaften. Es wird ein Gleitlager als ein Beispiel der obigen Struktur vorgeschlagen (siehe Patentdokument 1: JP 2004 - 211 859 A bei dem eine Überzugsschicht, enthaltend Molybdändisulfid (MoS₂) als einen Festschmierstoff und ein PAI-Harz (Polyamid-Imid-Harz) als ein Bindemittelharz, geformt ist auf einer eingeebneten Oberfläche der Lagerlegierungsschicht. Die Überzugsschicht weist eine spiralförmige Nut und ringförmige Vorsprünge auf, die gebildet sind, als eine Einschnitt- und -Überstand-Form, auf der Oberfläche davon. Bei dem Gleitlager kann die regulär geformte Einschnitt- und -Überstand-Form auf der Oberfläche der Überzugsschicht Schmieröl in den Einschnittsteilen der Einschnitt- und -Überstand-Form halten. Deshalb kann eine Verbesserung der Beständigkeit gegenüber Festfressen erwartet werden.
• Das in Patentdokument 1 beschriebene Gleitlager ist dafür vorgesehen, seine Formanpassungsfähigkeit an eine rotierende Welle durch plastische Verformung der Überzugsschicht zu verbessern (siehe Absatz 0006 von Patentdokument 1). Es kann jedoch schwierig sein, dass sich die Überzugsschicht plastisch verformt, weil die Überzugsschicht aus einem synthetischen Harz hergestellt ist und eine hohe Elastizität aufweist. Deshalb kann es eine lange Zeit erfordern, bevor die Konformität erreicht wird. Es kann auch angenommen werden, dass die Abnutzung der Überzugsschicht, die Konformität an die rotierende Welle erzielt. Es kann jedoch eine lange Zeit erfordern, bevor eine adäquate Konformität erreicht wird durch Abnutzung der Überzugsschicht, weil das synthetische Harz, aus dem die Überzugsschicht besteht, eine geringe Reibungseigenschaft aufweist. Beispiele für Techniken, die sich auf das obige Problem konzentrieren, umfassen eine in Patentdokument 2: JP 2011 - 179 566 A (vgl. EP 2 541 085 A1 ) beschriebene Technik. Bei der Technik weist das Gleitlager eine Lagerlegierungsschicht auf mit ringförmigen Nuten und darauf gebildeten Scheiteln und weist eine Überzugsschicht auf, die hergestellt ist aus einem synthetischen Harz mit geringer Reibung, das eine Oberfläche der Lagerlegierungsschicht bedeckt. Die Oberfläche der Überzugsschicht ist gebildet als eine Einschnitt- und -Überstand-Oberfläche, um zu passen zu einer Einschnitt- und -Überstand-Oberfläche der Lagerlegierungsschicht. Da die Lagerlegierungsschicht wie oben mit den Scheiteln versehen ist, wird von den Scheiteln der Lagerlegierungsschicht erwartet, dass sie sich plastisch verformen, wenn eine Last von der rotierenden Welle auf das Gleitlager einwirkt. Die obige Struktur ist dazu vorgesehen, die Konformität des Lagers an die rotierende Welle zu beschleunigen, und zwar auch in einer Konfiguration unter Verwendung der Überzugsschicht, die aus einem synthetischen Harz mit geringer Reibung hergestellt ist. Bei einem in Patentdokument 2 beschriebenen experimentellen Beispiel resultieren die Scheitel der Lagerlegierungsschicht in der plastischen Verformung trotz des Vorhandenseins der Überzugsschicht, die aus dem synthetischen Harz mit geringer Reibung hergestellt ist (siehe Absatz 0012 und 2 von Patentdokument 2).
• Ein in Patentdokument 2 beschriebenes experimentelles Beispiel nimmt jedoch eine Bedingung an, dass der Lagerkontaktdruck 84 MPa (50 MPa in 3) beträgt, was nahe dem Grenzkontaktdruckleistungsvermögen von allgemeinen Aluminiumlagern ist. Das experimentelle Beispiel nimmt die experimentelle Bedingung an, die sehr hohen Kontaktdruck einschließt im Vergleich mit Kontaktdruck (etwa 10 bis 20 MPa), der erzeugt wird in einer tatsächlichen Verwendungsumgebung von Verbrennungsmotoren. Obwohl die Scheitel der Lagerlegierungsschicht plastisch verformt werden können unter dem sehr hohen Kontaktdruck, wird angenommen, dass die Scheitel der Lagerlegierungsschicht nicht wie beabsichtigt plastisch verformt werden können in der tatsächlichen allgemeinen Verwendungsumgebung (Kontaktdruck etwa 10 bis 20 MPa), wenn das Lager in dem Verbrennungsmotor angewendet wird. Deshalb wird angenommen, dass es schwierig ist, in der tatsächlichen allgemeinen Verwendungsumgebung die Konformität innerhalb einer kurzen Zeitdauer zu erzielen.
• Zum Hintergrund der Erfindung gehörige Gleitlager bzw. Materialien dafür werden außerdem beschreiben in AT 369 145 B , DE 695 19 005 T2 , DE 695 27 027 T2 , DE 29 27 362 A1 , JP H03 - 183 775 A und US 2007 / 0 297 704 A1 . Informationen zu Rauhigkeitswerten von Gleitlagern finden sich z.B. in B. Sauer, Konstruktionselemente des Maschinenbaus, Berlin Heidelberg, Springer Verlag, 2011.
• ZUSAMMENFASSUNG
• Die vorliegende Erfindung wird gemacht, um die obigen Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Gleitlager für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, das in der Lage ist, Konformität innerhalb einer kurzen Zeitdauer zu erzielen durch geeignete Abnutzung einer Harzbeschichtungsschicht.
• Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben sorgfältige Studien durchgeführt, um das obige Problem zu lösen, und sind wie folgt auf jeden Aspekt der vorliegenden Erfindung gekommen.
• Das heißt, gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Gleitlager für einen Verbrennungsmotor:
• eine Metallschicht mit einer inneren Umfangsfläche, die derart gebildet ist, dass sie sich entlang mindestens eines Teils einer zylindrischen Form erstreckt; und
• eine Harzbeschichtungsschicht, die gebildet ist auf der inneren Umfangsfläche der Metallschicht, wobei:
  • die innere Umfangsfläche der Metallschicht ringförmige oder spiralförmige Nutbereiche aufweist, die sich in einer im Allgemeinen umlaufenden Richtung der zylindrischen Form erstrecken, so dass die innere Umfangsfläche Überstandsbereiche aufweist, die aneinander angrenzend angeordnet sind in der axialen Richtung der zylindrischen Form und die sich in der im Allgemeinen umlaufenden Richtung erstrecken;
  • die Harzbeschichtungsschicht gebildet ist, um zu passen zu Formen der Nutbereiche und der Überstandsbereiche;
  • t und Rpk den folgenden Beziehungen genügen:
  $$\mathrm{1,0}\mu \text{m}\le \text{t}\le \text{5}\text{,0 }\mu \text{m}$$
  
  und $$\mathrm{0,06}\le \text{Rpk/t}\le \text{5}\text{,04}\text{,}$$
  
• wobei t die durchschnittliche Beschichtungsdicke der Harzbeschichtungsschicht an anderen Positionen als den Scheiteln der Überstandsbereiche ist und
• Rpk eine reduzierte Spitzenhöhe der Harzbeschichtungsschicht ist;
• T, t und σ der folgenden Beziehung genügen: $$\text{t}-2\mathrm{\sigma }\le \text{T}\le \text{t}+2\mathrm{\sigma },$$
  
  wobei σ die Standardabweichung der Beschichtungsdicken der Harzbeschichtungsschicht (3), gemessen an den von den Scheiteln der Überstandsbereiche verschiedenen Positionen, ist und
• T ein tatsächlicher Messwert der Beschichtungsdicke ist;
• Rsma und Rsmr der folgenden Beziehung genügen: $$\left|\text{Rsma}-\text{Rsmr}\right|\le \mathrm{0,05}\text{ mm}\text{,}$$
  
  wobei Rsma eine durchschnittliche Länge, gemessen zwischen den angrenzenden Überstandsbereichen auf der inneren Umfangsfläche der Metallschicht (2), ist und
• Rsmr eine durchschnittliche Länge, gemessen zwischen korrespondierenden angrenzenden Überstandsbereichen der Harzbeschichtungsschicht (3), ist, entsprechend den Überstandsbereichen der Metallschicht (2); und
• Rsma und Δ der folgenden Beziehung genügen: $$\mathrm{\Delta }\le \text{Rsma/3}\text{,}$$
  
  wobei Δ ein Abstand, gemessen in der axialen Richtung zwischen einem der Überstandsbereiche auf der inneren Umfangsfläche der Metallschicht (2) und einem entsprechenden der Überstandsbereiche der Harzbeschichtungsschicht (3), ist, wobei der eine entsprechende Bereich am nächsten positioniert ist zu dem einen der Überstandsbereiche der Metallschicht (2).
• Wenn die durchschnittliche Beschichtungsdicke der Harzbeschichtungsschicht des Gleitlagers und das Verhältnis der reduzierten Spitzenhöhe zu der durchschnittlichen Beschichtungsdicke innerhalb der jeweiligen obigen Wertebereiche liegen, ist es möglich, in geeigneter Weise die Zeit zu kontrollieren, die erforderlich ist für die anfängliche Abnutzung der Harzbeschichtungsschicht, insbesondere nahe der Scheitel der Überstandsbereiche der Metallschicht, und zwar selbst in einem Fall, in dem die Harzbeschichtungsschicht aus einem Harzmaterial mit geringer Reibungseigenschaft hergestellt ist. Das heißt bei der obigen Konfiguration unterliegt, selbst in einem Fall, in dem die Harzbeschichtungsschicht aus einem Harzmaterial mit niedriger Reibungseigenschaft hergestellt ist, die Harzbeschichtungsschicht wahrscheinlicher der Abnutzung nahe der Scheitel der Überstandsbereiche der Metallschicht, wodurch die Konformität (initiale Konformität) innerhalb einer kurzen Zeitdauer vervollständigt wird. Außerdem kann das erfindungsgemäße Gleitlager für einen Verbrennungsmotor die Konformität innerhalb einer kurzen Zeitdauer vervollständigen, aufgrund der geeigneten Abnutzung der Harzbeschichtungsschicht, und zwar selbst in einer allgemeinen Verwendungsumgebung, die verschieden ist von der besonderen Umgebung, die den sehr hohen Kontaktdruck (gleich oder größer als 50 MPa) erzeugt, wie in dem in Patentdokument 2 beschriebenen experimentellen Beispiel. Bei dem obigen schließt die allgemeine Verwendungsumgebung eine Situation ein, bei der normaler Kontaktdruck (etwa 10 bis 20 MPa), der auftreten kann während tatsächlicher Verwendung in dem Verbrennungsmotor, erzeugt wird und es unwahrscheinlich ist, dass der durch die Harzbeschichtungsschicht bedeckte Lagerlegierungsschichtscheitel plastisch deformiert wird. Somit ist es möglich, eine bevorzugte Lösung für die problematische Situation bereitzustellen, bei der das Gleitlager mit der Harzbeschichtungsschicht eine lange Zeit erfordert, um Konformität zu erzielen.
• Man beachte, dass „Vervollständigen der Konformität“ bedeutet, dass ein Reibungskoeffizient des Gleitlagers an der rotierenden Welle ein Sättigungsniveau erreicht, von dem aus sich der Reibungskoeffizient nicht stark verändert, z.B. während der Beobachtung der zeitlichen Veränderung des Reibungskoeffizienten.
• Im Sinne der Angabe „von Scheiteln der Überstandsbereiche verschiedene Positionen“ können, z.B. die von Scheiteln der Überstandsbereiche der Lagerlegierungsschicht verschiedene Positionen Positionen entsprechen, die lokalisiert sind außerhalb eines Bereichs von 15 µm an jeder der beiden Seiten von Scheitelpositionen der Überstandsbereiche der Lagerlegierungsschicht in der axialen Richtung, bei Beobachtung in einem Querschnitt entlang der axialen Richtung der zylindrischen Form.
• Bei der vorliegenden Anmeldung ist der Verbrennungsmotor nicht beschränkt auf einen Verbrennungsmotor, der für ein privates Automobil verwendet wird. Die obige Konfiguration kann ähnliche Wirkungen erzielen auch in dem Fall von Lagern mit großem Durchmesser, die verwendet werden für Verbrennungsmotoren von Schiffen oder großen Fahrzeugen, wie z.B. Bussen und Lastkraftwagen.
• Außerdem kann aufgrund der Konformität die Metallschicht mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit partiell exponiert sein und die Harzbeschichtungsschicht mit einer niedrigen thermischen Leitfähigkeit wird dünner. Als Ergebnis verbessert sich die Wärmeverteilungseigenschaft des gesamten Gleitlagers, wodurch sich die Beständigkeit gegenüber Festfressen vorteilhafterweise verbessert.
• Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung genügen die durchschnittliche Beschichtungsdicke t und die reduzierte Spitzenhöhe Rpk der Harzbeschichtungsschicht den folgenden Beziehungen: $$\mathrm{2,0}\mu \text{m}\le \text{t}\le \text{4}\text{,5 }\mu \text{m}$$

  

  und $$\mathrm{0,1}\le \text{Rpk/t}\le \text{2}\text{,0}\text{.}$$

  
• Mit der obigen Konfiguration ist es möglich bevorzugterweise eine mehr bevorzugte Wirkung der Erzielung der Konformität innerhalb einer kurzen Zeit zu erreichen.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung,
  genügen T, t und σ der folgenden Beziehung: $$\text{t}-2\mathrm{\sigma }\le \text{T}\le \text{t}+2\mathrm{\sigma },$$

  

  wobei σ die Standardabweichung der Beschichtungsdicke der Harzbeschichtungsschicht, gemessen an den von den Scheiteln der Überstandsbereiche verschiedenen Positionen, ist und
  T ein tatsächlicher Messwert der Beschichtungsdicke ist;
  Rsma und Rsmr der folgenden Beziehung genügen: $$\left|\text{Rsma}-\text{Rsmr}\right|\le \mathrm{0,05}\text{ mm},$$

  

  wobei Rsma eine durchschnittliche Länge, gemessen zwischen den angrenzenden Überstandsbereichen auf der inneren Umfangsfläche der Metallschicht, ist und
  Rsmr eine durchschnittliche Länge, gemessen zwischen korrespondierenden angrenzenden Überstandsbereichen der Harzbeschichtungsschicht, ist, entsprechend den Überstandsbereichen der Metallschicht und
  Rsma und Δ der folgenden Beziehung genügen: $$\mathrm{\Delta }\le \text{Rsma}/\mathrm{3,}$$

  

  wobei Δ ein Abstand gemessen in der axialen Richtung zwischen einem der Überstandsbereiche auf der inneren Umfangsfläche der Metallschicht und einem entsprechenden der Überstandsbereiche der Harzbeschichtungsschicht ist, wobei der entsprechende Bereich am nächsten positioniert ist zu dem einen der Überstandsbereiche der Metallschicht.
• Wie oben ist die Beschichtungsdicke der Harzbeschichtungsschicht im Allgemeinen gleichmäßig und die Abstände und Phasen der Einschnitt- und -Überstand-Form der Metallschicht und der Einschnitt- und -Überstand-Form der Harzbeschichtungsschicht stimmen allgemein jeweils überein. Deshalb ist es möglich, die Oberflächenform des Einschnitts und des Überstands der Harzbeschichtungsschicht genau anzupassen an die Oberflächenform des Einschnitts und des Überstands der Metallschicht, d.h. es ist möglich, die Oberflächenform der Harzbeschichtungsschicht der Oberflächenform der Metallschicht anzunähern. Aufgrund des obigen ist es möglich, die elastische Verformung der Harzbeschichtungsschicht zu unterdrücken und dadurch ist es wahrscheinlicher, dass die Harzbeschichtungsschicht der Abnutzung für die initiale Konformität unterworfen wird. Als Ergebnis kann die für die Konformität erforderliche Zeit in vorteilhafter Weise verkürzt werden.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Harzbeschichtungsschicht eine Kratzbeständigkeit im Bereich von 500 MPa bis 2000 MPa auf. Durch die Verwendung der Harzbeschichtungsschicht mit einer Kratzbeständigkeit innerhalb des obigen Wertebereichs wird das Auftreten der Abnutzung für die initiale Konformität wahrscheinlicher und dadurch kann die für die Konformität erforderliche Zeit in vorteilhafter Weise verkürzt werden. Man beachte, dass die Kratzbeständigkeit später beschrieben wird.
• Gemäß einem vierten und fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Harzbeschichtungsschicht ein Grundharz und einen Festschmierstoff; wobei
  das Grundharz bevorzugt Polyamid-Imid und Polyamid enthält, das 2 bis 20% des Polyamid-Imids, bezogen auf das Volumen, entspricht;
  der Festschmierstoff eines oder mehrere von Molybdändisulfid, Wolframdisulfid, Bornitrid und Graphit enthält; und
  der Festschmierstoff insgesamt 20 bis 60% der Gesamtheit der Harzbeschichtungsschicht, bezogen auf das Volumen, entspricht.
• Wie oben ist es durch Zugabe des Polyamids (PA), das 2 bis 20% des Polyamid-Imids (PIA), bezogen auf das Volumen, entspricht, zu dem Polyamid-Imid möglich, die Ausdehnungseigenschaften der Harzbeschichtungsschicht richtig zu definieren. Außerdem ist es durch Zugabe des Festschmierstoffs zu der Harzbeschichtungsschicht, so dass der Festschmierstoff 20 bis 60% der gesamten Harzbeschichtungsschicht, bezogen auf das Volumen, entspricht, möglich, eine Reduktion bezüglich des Reibungskoeffizienten zu erzielen, wodurch ein Anstieg der Temperatur unterdrückt wird. Als Ergebnis ist es möglich, das Auftreten von Festfressphänomenen zu unterdrücken.
• Figurenliste
• Diese und andere Aufgaben und technische Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich anhand der folgenden Beschreibung und der exemplarischen Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, wobei:
• 1 (A) und 1(B) schematische vergrößerte Ansichten sind, die einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Gleitlagers für einen Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen, wobei der Querschnitt entlang der axialen Richtung des Gleitlagers vorgenommen ist. 1(A) stellt einen Zustand vor der initialen Konformität des Gleitlagers dar und 1(B) stellt einen Zustand nach Vervollständigung der initialen Konformität dar;
• Die 2(A) bis 2(C) sind schematische Diagramme, die die Beziehung darstellen zwischen einer Oberflächenform einer Lagerlegierungsschicht und einer Oberflächenform einer Harzbeschichtungsschicht des Gleitlagers gemäß der Ausführungsform. 2(A) stellt ein Verfahren zum Messen einer Beschichtungsdicke der Harzbeschichtungsschicht auf der Oberfläche der Lagerlegierungsschicht dar. 2(B) stellt die Beziehung dar zwischen Längen, gemessen zwischen Überstandsbereichen, gebildet auf der Oberfläche der Lagerlegierungsschicht, und Längen, gemessen zwischen Überstandsbereichen, gebildet auf der Oberfläche der Harzbeschichtungsschicht. 2(C) stellt die Abweichung dar zwischen den Überstandsbereichen, die auf der Oberfläche der Lagerlegierungsschicht gebildet sind und den Überstandsbereichen, die auf der Oberfläche der Harzbeschichtungsschicht gebildet sind;
• 3 ist eine Tabelle, die experimentelle Ergebnisse darstellt, der initialen Konformität des Gleitlagers für den Verbrennungsmotor gemäß mehrer Ausführungsformbeispiele der vorliegenden Erfindung und stellt des Weiteren experimentelle Ergebnisse von Vergleichsbeispielen dar; und
• 4 ist ein Vergleichsdiagramm der zeitlichen Veränderung des Reibungskoeffizienten des Verbrennungsmotorgleitlagers zwischen einem Fall des Verbrennungsmotorgleitlagers gemäß einem Ausführungsformbeispiel der vorliegenden Erfindung und einem Fall eines Verbrennungsmotorgleitlagers eines Vergleichsbeispiels.
• GENAUE BESCHREIBUNG
• Nachfolgend wird ein Gleitlager für einen Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1(A) und 1(B) beschrieben.
• 1(A) ist eine schematische Ansicht, die einen partiell vergrößerten Querschnitt eines Gleitlagers 10 in der Form eines Zylinders oder eines halben Zylinders gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt, wobei der Querschnitt entlang der axialen Richtung des Gleitlagers 10 vorgenommen ist. Wie dargestellt weist das Gleitlager 10 der vorliegenden Ausführungsform eine Lagerlegierungsschicht 2 (Metallschicht) auf, die hergestellt ist aus einer Aluminiumlegierung und mit einer Oberfläche einer Stützmetallschicht 1 druckverschweißt ist. Die Aluminiumlegierung, aus der die Lagerlegierungsschicht 2 besteht, weist bevorzugt eine Vickers-Härte gleich oder größer als 30 auf. Die Lagerlegierungsschicht 2 weist ringförmige oder spiralförmige Nutbereiche auf, die gebildet sind auf einer inneren Umfangsfläche davon, d.h. einer Oberfläche der Lagerlegierungsschicht 2 gegenüber der Stützmetallschicht 1. Die Nutbereiche erstrecken sich in einer im Allgemeinen umlaufenden Richtung der zylindrischen Form. Als Ergebnis ergeben die Überstände, die gebildet sind zwischen den Nutbereichen, die in der axialen Richtung aneinander angrenzen, ringförmige oder spiralförmige aufeinanderfolgende Überstandsbereiche, die sich in der im Allgemeinen umlaufenden Richtung erstrecken. Darüber Hinaus ist die Oberfläche der Lagerlegierungsschicht 2 bedeckt mit einer Harzbeschichtungsschicht 3. Die Oberfläche der Harzbeschichtungsschicht 3 weist Einschnitte und Überstände auf, entsprechend den Einschnitten und Überständen, die an der Oberfläche der Lagerlegierungsschicht 2 gebildet sind. Man beachte, dass das Dimensionsverhältnis in den Zeichnungen verschieden ist von demjenigen, des tatsächlichen Gleitlagers und die Dimension in der axialen Richtung komprimiert ist. Somit weist das Gleitlager 10 mit der obigen Konfiguration die regulären Nutbereiche auf, die an der Oberfläche der Harzbeschichtungsschicht 3 gebildet sind. Demgemäß kann Schmieröl gleichmäßig verteilt werden auf der inneren Umfangsfläche des Gleitlagers 10 durch Zuführen des Schmieröls in die Nutbereiche. Als Ergebnis davon ist es, selbst wenn eine (nicht gezeigte) rotierende Welle, die an die innere Umfangsseite des Gleitlagers 10 angepasst ist, mit hoher Geschwindigkeit rotiert, möglich, die Zunahme der Temperatur des Gleitlagers 10 abzumildern, wodurch hervorragende Beständigkeit gegenüber Festfressen erzielt wird.
• Bei dem Gleitlager 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die durchschnittliche Beschichtungsdicke der Harzbeschichtungsschicht 3 und das Verhältnis der reduzierten Spitzenhöhe der Harzbeschichtungsschicht 3 zu der durchschnittlichen Beschichtungsdicke sowie weitere Parameter wie in Anspruch 1 angegeben im Detail definiert, um das Erzielen der Konformität (d.h. der Formkonformität oder initialen Konformität) des Gleitlagers 10 an die rotierende Welle durch Abnutzung der Harzbeschichtungsschicht 3 (und in einigen Fällen Abnutzung der Lagerlegierungsschicht 2) zu beschleunigen.
• Bei dem Gleitlager 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist, wenn die durchschnittliche Beschichtungsdicke t definiert ist als ein durchschnittlicher Wert der Beschichtungsdicke der Harzbeschichtungsschicht 3, gemessen an von den Scheiteln der Überstandsbereiche der Lagerlegierungsschicht 2 verschiedenen Positionen, die Harzbeschichtungsschicht 3 insbesondere so gebildet, dass die durchschnittliche Beschichtungsdicke t in einem Bereich von 1,0 µm bis 5,0 µm liegt (1,0 µm ≤ t ≤ 5,0 µm). Zum Beispiel ist, wie in 2(A) durch Linien mit Pfeilen an beiden Enden dargestellt, die durchschnittliche Beschichtungsdicke t ein durchschnittlicher Wert der Beschichtungsdicke an 10 Punkten der Harzbeschichtungsschicht 3, die lokalisiert sind an Positionen, die von den Scheiteln der Überstandsbereiche der Lagerlegierungsschicht 2 verschieden sind. Man beachte, dass 2(A) ein Diagramm ist, dass die positionelle Beziehung zwischen einer Oberfläche 2a der Lagerlegierungsschicht 2 und einer Oberfläche 3a der Harzbeschichtungsschicht 3 in der Querschnittsansicht in 1(A) schematisch darstellt.
• Man beachte, dass bei der vorliegenden Ausführungsform die von den Scheiteln der Überstandsbereiche der Lagerlegierungsschicht 2 verschiedenen Positionen Positionen entsprechen, die lokalisiert sind außerhalb eines Bereichs von 15 µm auf jeder der beiden Seiten von den Scheitelpositionen der Überstandsbereiche der Lagerlegierungsschicht 2 in der axialen Richtung bei Beobachtung in einem Querschnitt entlang der axialen Richtung. Jede Messung wird gemäß einer solchen Definition durchgeführt.
• Des Weiteren ist das Gleitlager 10 der vorliegenden Ausführungsform so gebildet, dass das Verhältnis der reduzierten Spitzenhöhe Rpk auf der Basis von JIS B0671-2 (d.h. ISO 13565-2: 1996) zu der durchschnittlichen Beschichtungsdicke t der Harzbeschichtungsschicht 3 in einem Bereich von 0,06 bis 5,04 liegt (0,06 ≤ Rpk/t ≤ 5,04).
• Bei der obigen Konfiguration ist es wahrscheinlicher, dass Teile der Harzbeschichtungsschicht 3, die nahe den Scheiteln der Überstandsbereiche der Lagerlegierungsschicht 2 lokalisiert sind, der Abnutzung durch Reibung mit der rotierenden Welle während der Rotation der rotierenden Welle unterworfen werden. Als Ergebnis davon wird die Konformität des Gleitlagers 10 and die rotierende Welle innerhalb einer kurzen Zeit vervollständigt. Man beachte, dass „Vervollständigen der Konformität“ bedeutet, dass der Reibungskoeffizient des Gleitlagers 10 an der rotierenden Welle ein Sättigungsniveau erreicht innerhalb eines anfänglichen Zeitraums der Verwendung des Gleitlagers 10, z.B. während die zeitliche Veränderung des Reibungskoeffizienten beobachtet wird. 1(B) ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines Querschnitts des Gleitlagers 10 darstellt, dass die Konformität vervollständigt hat. Bei dem vorliegenden Beispiel sind, zusätzlich zu den Teilen der Harzbeschichtungsschicht 3 nahe den Scheiteln der Überstandsbereiche der Lagerlegierungsschicht 2, die Scheitelteile der Überstandsbereiche der Lagerlegierungsschicht 2 ebenfalls abgenutzt, wenn die initiale Konformität vervollständigt worden ist.
• Nachdem die Konformität vervollständigt worden ist, wird Öl leicht in einen Raum zwischen der rotierenden Welle und dem Gleitlager gezogen und dadurch ist ein Ölfilm leicht formbar. Als Ergebnis davon ist ein niedriger Reibungskoeffizient erzielbar. Wenn die Harzbeschichtungsschicht 3, die hochgradig elastisch verformbar ist, auf der Oberfläche des Gleitlagers 10 in wesentlicher Menge und Dicke verbleibt, wenn die Konformität vervollständigt ist, kann der gebildete Ölfilm eine ungleichmäßige Dicke aufweisen, in Abhängigkeit von den Positionen aufgrund der elastischen Verformung der Harzbeschichtungsschicht 3. Dadurch kann der Reibungskoeffizient unstetig sein und hoch bleiben. Im Gegensatz dazu können, bei dem Gleitlager 10 der vorliegenden Ausführungsform, nachdem die Konformität vervollständigt worden ist, Teile der Metalloberfläche der Lagerlegierungsschicht 2 exponiert sein, so dass die innere Umfangsfläche des Gleitlagers 10 eine gemischte Struktur aus dem Metall und dem Harz aufweist. Bezüglich der Harzbeschichtungsschicht 3, die auf der inneren Umfangsfläche verbleibt, wenn die Konformität vervollständigt worden ist, verbleibt dort nur eine dünne Harzbeschichtungsschicht 3. Demzufolge ist es möglich, den Einfluss der elastischen Verformung der Harzbeschichtungsschicht 3 zu unterdrücken. Mit anderen Worten wird die Ölfilmdicke stabilisiert und der Reibungskoeffizient wird erniedrigt.
• Wie oben können Teile der Lagerlegierungsschicht 2, die eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist, exponiert sein aufgrund der Formkonformität und die Harzbeschichtungsschicht 3, die eine niedrige thermische Leitfähigkeit aufweist, wird dünner. Als Ergebnis verbessert sich die Wärmeverteilungseigenschaft des gesamten Gleitlagers 10 und dadurch wird die Beständigkeit gegenüber Festfressen verbessert.
• Bei dem Gleitlager 10 der vorliegenden Ausführungsform schreitet die Abnutzung der Harzbeschichtungsschicht 3 allmählich von den Scheiteln der Überstandsbereiche der Harzbeschichtungsschicht 3 und Bereichen in der Nachbarschaft der Scheitel fort, wenn die Konformität stattfindet. Deshalb werden, selbst in einem Fall, in dem ein Teil der Lagerlegierungsschicht 2 exponiert wird, die exponierten Bereiche allmählich größer ab einem sehr engen Bereich. Als Ergebnis davon existiert das Schmieröl immer zwischen der exponierten Lagerlegierungsschicht 2 und dem Metall der rotierenden Welle, und deshalb kommen die Metalle nicht plötzlich und direkt in breiten Bereichen der Metalle miteinander in Kontakt. Infolgedessen ist es möglich, das Auftreten des Festfressens, das durch den Kontakt der Metalle verursacht wird, wirksam zu unterdrücken.
• Aufgrund von Tests, die die Erfinder durchgeführt haben, ist festgestellt worden, dass die initiale Konformität aufgrund der Abnutzung innerhalb einer kurzen Zeitdauer vervollständigt werden kann, wenn der Wert von Rpk/t kleiner als 0,06 ist. Eine solche Konfiguration trägt jedoch nicht zu der Reduktion des Reibungskoeffizienten und der Verbesserung der Beständigkeit gegenüber Festfressen, nachdem die Konformität erreicht worden ist, bei. Wenn der Wert von Rpk/t dagegen größer als 5,04 ist, kann der Reibungskoeffizient verringert werden und die Beständigkeit gegenüber Festfressen kann verbessert werden, nachdem die Konformität erzielt worden ist. Eine solche Konfiguration beschleunigt jedoch nicht die initiale Konformität aufgrund von Abnutzung in einer allgemeinen Anwendungsumgebung.
• Des Weiteren sollte die durchschnittliche Beschichtungsdicke t der Harzbeschichtungsschicht 3 bevorzugt in einem Bereich von 2,0 µm bis 4,5 µm liegen (2,0 µm ≤ t ≤ 4,5 µm) und das Verhältnis der reduzierten Spitzenhöhe Rpk der Harzbeschichtungsschicht 3 zu der durchschnittlichen Beschichtungsdicke t sollte bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 2,0 liegen (0,1 ≤ Rpk/t ≤ 2,0). Dadurch ist es möglich, die obigen Wirkungen mehr bevorzugt auszuüben.
• Außerdem ist es erforderlich, dass die Beschichtungsdicke der Harzbeschichtungsschicht 3 im Allgemeinen gleichmäßig gebildet ist an den von den Scheiteln der Überstandsbereiche der Lagerlegierungsschicht 2 verschiedenen Positionen. Insbesondere muss der tatsächliche Messwert T der obigen Beschichtungsdicke in den folgenden Bereich fallen: t - 2σ ≤ T ≤ t + 2σ, wobei σ die Standardabweichung des Messwerts der obigen Beschichtungsdicke bezeichnet.
• Des Weiteren ist erforderlich, dass die Differenz zwischen Rsma und Rsmr gleich oder kleiner als 0,05 mm ist (|Rsma - Rsmrl ≤ 0,05 mm), wobei Rsma den durchschnittlichen Wert der Längen (dargestellt durch gestrichelte Linien mit Pfeilen an beiden Enden in 2b), gemessen zwischen den aneinander angrenzenden Überstandsbereichen der Lagerlegierungsschicht 2, bezeichnet, und Rsmr den durchschnittlichen Wert der Längen (dargestellt durch durchgezogene Linien mit Pfeilen an beiden Enden in 2b), gemessen zwischen aneinander angrenzenden Überstandsbereichen der Harzbeschichtungsschicht 3 entsprechend den Überstandsbereichen der Lagerlegierungsschicht 2, bezeichnet. Mit anderen Worten muss der Abstand der Einschnitt- und -Überstand-Form der Lagerlegierungsschicht 2 gleich sein dem Abstand der Einschnitt- und -Überstand-Form der Harzbeschichtungsschicht 3.
• Des Weiteren ist erforderlich, dass der Abstand Δ gleich oder kleiner ist als ein Drittel der durchschnittlichen Länge Rsma, gemessen zwischen den aneinander angrenzenden Überstandsbereichen der Lagerlegierungsschicht 2 (Δ ≤ Rsma / 3), wobei der Abstand Δ gemessen wird in der axialen Richtung zwischen einem Überstandsbereich der Lagerlegierungsschicht 2 (z.B. Scheitel P2 in 2(C)) und dem nächstliegenden Überstandsbereich der Harzbeschichtungsschicht 3 (z.B. Scheitel P3 in 2(C)). Mit anderen Worten ist es erforderlich, dass der Unterschied zwischen der Phase der Einschnitt- und -Überstand-Form der Lagerlegierungsschicht 2 und der Phase der Einschnitt- und -Überstand-Form der Harzbeschichtungsschicht 3 klein ist.
• Wie oben ist die Beschichtungsdicke der Harzbeschichtungsschicht 3 im Allgemeinen gleichförmig und die Abstände und die Phasen der Einschnitt- und -Überstand-Form der Lagerlegierungsschicht 2 und der Einschnitt- und - Überstand-Form der Harzbeschichtungsschicht 3 stimmen im Allgemeinen überein. Dadurch ist es möglich, die Oberflächenform der Harzbeschichtungsschicht 3 an die Oberflächenform der Lagerlegierungsschicht 2 anzupassen (oder anzunähern). Aufgrund des Obigen ist es möglich, die elastische Verformung der Harzbeschichtungsschicht 3 zu unterdrücken und die Abnutzung der Harzbeschichtungsschicht 3 für die initiale Konformität zu verstärken. Demzufolge ist es vorteilhafterweise möglich, die für die Vervollständigung der Konformität erforderliche Zeit selbst in einer allgemeinen Verwendungsumgebung zu verkürzen.
• Des Weiteren sollte die Kratzbeständigkeit der Harzbeschichtungsschicht 3 vorzugsweise in den Bereich von 500 MPa bis 2000 MPa fallen. Dabei bezeichnet die Kratzbeständigkeit das Ausmaß der Beständigkeit, wenn die Harzbeschichtungsschicht 3 mit einem konischen Diamanteindruckkörper gekratzt wird, und entspricht dem Wert, der berechnet wird durch Dividieren der Reibungskraft durch die überstehende Fläche der Eindrückung auf der Harzbeschichtungsschicht 3, die durch den Eindruckkörper hervorgerufen wurde. Weil für die Beschichtung die Harzbeschichtungsschicht 3 mit der Kratzbeständigkeit innerhalb des obigen Wertebereichs verwendet wird, ist es wahrscheinlicher, dass die Abnutzung der Harzbeschichtungsschicht 3 für die initiale Konformität auftritt. Als Ergebnis davon ist es vorteilhafterweise möglich, die zur Vervollständigung der Konformität erforderliche Zeit zu verkürzen.
• Die Harzbeschichtungsschicht 3 sollte bevorzugt ein Grundharz und einen Festschmierstoff enthalten. Das Grundharz sollte bevorzugt ein Polyamid-Imid (PAI) und ein Polyamid (PA), das 2 bis 20% des Polyamid-Imids, bezogen auf das Volumen, entspricht, enthalten. Der Festschmierstoff sollte bevorzugt eines oder mehrere von Molybdändisulfid, Wolframdisulfid, Bornitrid und Graphit enthalten und insgesamt 20 bis 60% der gesamten Harzbeschichtungsschicht 3, bezogen auf das Volumen, entsprechen.
• Wie oben ist es durch Zugeben des Polyamids, das 2 bis 20% des Polyamid-Imids, bezogen auf das Volumen, entspricht, zu dem Polyamid-Imid möglich, die Ausdehnungseigenschaften der Harzbeschichtungsschicht 3 richtig zu definieren. Außerdem ist es, durch Zugabe des Festschmierstoffs zu der Harzbeschichtungsschicht 3, so dass der Festschmierstoff 20 bis 60% der gesamten Harzbeschichtungsschicht 3, bezogen auf das Volumen, entspricht, möglich, den Reibungskoeffizienten weiter zu verringern und den Anstieg der Temperatur während der Rotation der Rotationswelle zu unterdrücken. Dadurch ist es möglich, das Auftreten von Festfressphänomenen zu unterdrücken.
• 3 ist eine Tabelle, die die Ergebnisse eines von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführten Tests zur Messung der Reibungskoeffizientstabilisierungszeit und des finalen Reibungskoeffizienten als Indices, die die Konformabilität des Gleitlagers 10 unter verschiedenen Bedingungen anzeigen, angibt.
• Proben des in dem vorliegenden Test eingesetzten Gleitlagers 10 werden wie folgt hergestellt. Zuerst wird die Aluminiumlegierungslagerlegierungsschicht 2 mit der Stützmetallschicht 1 druckverschweißt und das resultierende Werkstück wird zu einer halbzylindrischen Form verarbeitet. Die inneren Oberflächen der Proben in der Form halber Zylinder werden mit verschiedenen Rauheitsgraden bearbeitet. Anschließend wird ein Sprühverfahren verwendet, um eine Schicht zu bilden, die ein Harz als Hauptkomponente enthält und der Harzbeschichtungsschicht 3 entspricht, und zwar mit verschiedenen Beschichtungsdicken. Anschließend wird das Werkstück etwa 1 Stunde bei 200°C gebrannt, um die Testprobe zu erhalten.
• Somit werden, wie in 3 gezeigt, verschiedene Proben hergestellt (erstes bis dreizehntes Ausführungsformbeispiel (A-1 bis A-13) und erstes bis viertes Vergleichsbeispiel (B-1 bis B-4)), und zwar mit verschiedenen Einstellungen von Komponenten und Beschichtungsdicken der Harzbeschichtungsschicht 3 und verschiedenen Typen von Grundoberflächenrauhigkeiten. Dabei sind die Proben A-12 und A-13 nicht erfindungsgemäß, sondern auch als Vergleichsbeispiele zu betrachten.
• Die zeitliche Veränderung des Reibungskoeffizienten wird als Testgegenstand gemessen.
• Spezifische Bedingungen für den Test sind wie folgt.
• Testdauer: 6 Stunden
• Testspezifische Last: 10 MPa
• Rotationsgeschwindigkeit: 1300 U/min
• Zufuhr-Öltemperatur: normale Temperatur
• Welle: gequenschtes S45C
• Schmierstoff: 5W-30
• Lagergröße: Äußerer Durchmesser 56 mm, Breite 18 mm, Dicke 1,5 mm
• Die Tabelle in 3 zeigt das erste bis dreizehnte Ausführungsformbeispiel (A-1 bis A-13) als Beispiele, bei denen die durchschnittliche Beschichtungsdicke t der Harzbeschichtungsschicht 3 in einem Bereich von 1,0 µm bis 5,0 µm liegt (1,0 µm ≤ t ≤ 5,0 µm) und das Verhältnis der reduzierten Spitzenhöhe Rpk zu der durchschnittlichen Beschichtungsdicke t in einem Bereich von 0,06 bis 5,04 liegt (0,06 ≤ Rpk/t ≤ 5,04). Wenn die durchschnittliche Beschichtungsdicke t gleich oder größer als 1,0 µm ist, kann die Harzbeschichtungsschicht 3 leicht mit gleichförmiger Dicke auf der Lagerlegierungsschicht 2 gebildet werden.
• Außerdem sind gezeigt das erste bis vierte Vergleichsbeispiel (B-1 bis B-4), bei denen mindestens eines von der durchschnittlichen Beschichtungsdicke t und dem Verhältnis der reduzierten Spitzenhöhe Rpk zu der durchschnittlichen Beschichtungsdicke t außerhalb der obigen Bereiche liegt.
• Die für die Stabilisierung des Reibungskoeffizienten erforderliche Zeit (Reibungskoeffizientstabilisierungszeit) wird gemessen als Index für die zur Vervollständigung der Konformität für die jeweiligen Ausführungsformbeispiele und Vergleichsbeispiele erforderliche Zeit. Außerdem werden die resultierenden Reibungskoeffizienten (finale Reibungskoeffizienten) für die jeweiligen Ausführungsformbeispiele und Vergleichsbeispiele gemessen.
• Für die „Gleichförmigkeit der Beschichtungsdicke“ in 3 ist ein Zeichen „O“ angegeben, wenn der tatsächliche Messwert T der Beschichtungsdicke der Harzbeschichtungsschicht 3 in den Bereich von t - 2σ ≤ T ≤ t + 2σ fällt und ein Zeichen „X“ angegeben, wenn der tatsächliche Messwert T außerhalb des obigen Bereichs liegt.
• Wie in 3 gezeigt ist, ist die Reibungskoeffizientstabilisierungszeit bei dem ersten bis dreizehnten Ausführungsformbeispiel (A-1 bis A-13) relativ kurz (durchschnittlich 2,3 Stunden), und außerdem ist der finale Reibungskoeffizient relativ gering (durchschnittlich 0,00035). Im Gegensatz dazu umfassen die Vergleichsbeispiele sogar ein Beispiel (das vierte Vergleichsbeispiel B-4), bei dem der Reibungskoeffizient nicht stabilisiert wird. Selbst bei den anderen Vergleichsbeispielen, bei denen der Reibungskoeffizient stabilisiert wird, ist die Reibungskoeffizientstabilisierungszeit relativ lang (durchschnittlich 4,7 Stunden) und der finale Reibungskoeffizient ist relativ hoch (durchschnittlich 0,00063). Deshalb ist gezeigt, dass die Konfiguration der vorliegenden Erfindung, bei der die durchschnittliche Beschichtungsdicke t der Harzbeschichtungsschicht 3 in den oben beschriebenen Bereich fällt und das Verhältnis der reduzierten Spitzenhöhe Rpk zu der durchschnittlichen Beschichtungsdicke t in den oben beschriebenen anderen Bereich fällt, die Konformabilität des Gleitlagers 10 verbessert und den Reibungskoeffizienten verringert.
• Des Weiteren liegt bei dem ersten bis fünften Ausführungsformbeispiel (A-1 bis A-5) unter den ersten bis dreizehnten Ausführungsformbeispielen (A-1 bis A-13) die durchschnittliche Beschichtungsdicke t der Harzbeschichtungsschicht 3 in einem Bereich von 2,0 µm bis 4,5 µm (2,0 µm ≤ t ≤ 4,5 µm) und das Verhältnis der reduzierten Spitzenhöhe Rpk der Harzbeschichtungsschicht 3 zu der durchschnittlichen Beschichtungsdicke t liegt in einem Bereich von 0,1 bis 2,0 (0,1 ≤ Rpk/t ≤ 2,0). Die durchschnittliche Reibungskoeffizientstabilisierungszeit bei dem ersten bis fünften Ausführungsformbeispiel (A-1 bis A-5) beträgt 1,2 Stunden und der durchschnittliche Wert des finalen Reibungskoeffizienten bei dem ersten bis fünften Ausführungsformbeispiel (A-1 bis A-5) beträgt 0,00028. Somit sind die Ergebnisse bei dem ersten bis fünften Ausführungsformbeispiel (A-1 bis A-5) besser als die Durchschnittswerte bei dem ersten bis dreizehnten Ausführungsformbeispiel (A-1 bis A-13).
• Der Einfluss der anderen Parameter wird ebenfalls studiert bei dem sechsten bis dreizehnten Ausführungsformbeispiel (A-6 bis A-13), bei denen davon ausgegangen wird, dass der Einfluss der durchschnittlichen Beschichtungsdicke t der Harzbeschichtungsschicht 3 und der Einfluss des Verhältnisses der reduzierten Spitzenhöhe Rpk zu der durchschnittlichen Beschichtungsdicke t relativ ähnlich sind. Zum Beispiel ist bei dem sechsten bis elften Ausführungsformbeispiel (A-6 bisA-11) der Unterschied in den Abständen, gemessen zwischen den Überstandsbereichen als Index der Approximation zwischen der Einschnitt- und -Überstand-Form der inneren Umfangsfläche der Lagerlegierungsschicht 2 und der Einschnitt- und -Überstand-Form der Harzbeschichtungsschicht 3 gleich oder weniger als 0,05 mm (|Rsma - Rsmrl ≤ 0.05 mm). Bei den gleichen Ausführungsformbeispielen ist der Abstand Δ, gemessen in der axialen Richtung zwischen den Überstandsbereichen auf der inneren Umfangsfläche der Lagerlegierungsschicht 2 und den nächstliegenden Überstandsbereichen der Harzbeschichtungsschicht 3, gleich oder weniger als ein Drittel des Abstands Rsma der Überstandsbereiche der Lagerlegierungsschicht 2 (Δ ≤ Rsma / 3). Das sechste bis elfte Ausführungsformbeispiel (A-6 bis A-11) weist im Durchschnitt jeweils eine relativ kurze Reibungskoeffizientstabilisierungszeit auf, verglichen mit dem - nicht erfindungsgemäßen - zwölften und dreizehnten Ausführungsformbeispiel (A-12, A-13), bei denen der Unterschied in den Abständen und der Entfernung Δ von den obigen Wertebereichen verschieden sind. Der durchschnittliche Wert der Reibungskoeffizientstabilisierungszeit bei dem sechsten bis elften Ausführungsformbeispiel (A-6 bis A-11) beträgt 2,8 Stunden, während der durchschnittliche Wert der Reibungskoeffizientstabilisierungszeit bei dem zwölften und dreizehnten Ausführungsformbeispiel (A-12, A-13) 3,8 Stunden beträgt. Das sechste bis elfte Ausführungsformbeispiel (A-6 bis A-11) weist im Durchschnitt einen relativ geringen finalen Reibungskoeffizienten auf, verglichen mit dem zwölften und dreizehnten Ausführungsformbeispiel (A-12, A-13). Der durchschnittliche Wert des finalen Reibungskoeffizienten bei dem sechsten bis elften Ausführungsformbeispiel (A-6 bis A-11) beträgt 0,00038, während der durchschnittliche Wert des finalen Reibungskoeffizienten bei dem zwölften und dreizehnten Ausführungsformbeispiel (A-12, A-13) 0,00040 beträgt.
• Wie oben wird bestätigt, dass die zur Vervollständigung der Konformität erforderliche Zeit verkürzt wird, wenn die Lagerlegierungsschicht 2 und die Harzbeschichtungsschicht 3 so gebildet sind, dass jeder Parameter in den bei der vorliegenden Erfindung definierten jeweiligen Bereich fällt. Außerdem wird bei dem ersten bis dreizehnten Ausführungsformbeispiel (A-1 bis A-13) bestätigt, dass der Reibungskoeffizient erfolgreich verringert wird.
• 4 illustriert ein Profil der zeitlichen Veränderung des Reibungskoeffizienten während der initialen Konformität bei einem Ausführungsformbeispiel und einem Vergleichsbeispiel. Die durchgezogene Linie I bezeichnet die Veränderung bei dem Ausführungsformbeispiel und die durchgezogene Linie II bezeichnet die Veränderung bei dem Vergleichsbeispiel. Dabei bezeichnet das Ausführungsformbeispiel einen Fall, bei dem die durchschnittliche Beschichtungsdicke t, das Verhältnis Rpk/t der reduzierten Spitzenhöhe Rpk zu der durchschnittlichen Beschichtungsdicke t, und die Bedingungen der Approximation zwischen der Einschnitt- und -Überstand-Form der inneren Umfangsfläche der Lagerlegierungsschicht 2 und der Einschnitt- und -Überstand-Form der Harzbeschichtungsschicht 3 alle innerhalb, der in der vorliegenden Erfindung definierten Bereiche liegen. Zum Beispiel werden bei dem Ausführungsformbeispiel folgende Bedingungen erfüllt: 1,0 µm ≤ t ≤ 5,0 µm; 0,06 ≤ Rpk/t ≤ 5,04; t - 2σ ≤ T ≤ t + 2σ; IRsma - Rsmrl ≤ 0,05 mm und Δ ≤ Rsma / 3. Im Gegensatz dazu bezeichnet das Vergleichsbeispiel einen anderen Fall, bei dem von den obigen Bedingungen mindestens eine von „1,0 µm ≤ t ≤ 5,0 µm“ und „0,06 ≤ Rpk/t ≤ 5,04“ nicht erfüllt ist. Wie durch einen Pfeil a in 4 gezeigt ist, vervollständigt das Ausführungsformbeispiel die Konformität in einer kürzeren Zeitdauer als das Vergleichsbeispiel. Außerdem wird, wie durch einen Pfeil b in 4 gezeigt, verstanden, dass der resultierende Reibungskoeffizient nach der Vervollständigung der Konformität bei dem Ausführungsformbeispiel geringer ist als derjenige bei dem Vergleichsbeispiel. 4 zeigt die vorteilhafte Wirkung der vorliegenden Erfindung, dass die Konformabilität verbessert wird und der Reibungskoeffizient erfolgreich verringert wird.
• Die Lagerlegierungsschicht 2 wird bei der obigen Ausführungsform aus einer Aluminiumlegierung hergestellt. Alternativ kann die Lagerlegierungsschicht 2 aus einer Kupferlegierung oder einer Zinnlegierung mit einer Vickers-Härte gleich oder größer als 30 hergestellt werden.
• Zu der Harzbeschichtungsschicht 3 können Teilchen zugegeben werden wie z.B. Calciumphosphat, Magnesiumphosphat, Bariumphosphat, Lithiumphosphat, tribasisches Lithiumphosphat, tribasisches Calciumphosphat, Calciumhydrogenphosphat, Magnesiumhydrogenphosphat, Lithiumpyrophosphat, Calciumpyrophosphat, Magnesiumpyrophosphat, Lithiummetaphosphat, Calciummetaphosphat, Magnesiummetaphosphat, Lithiumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Calciumcarbonat, Strontiumcarbonat, Calciumsulfat, Bariumsulfat, Bariumcarbonat, Titanoxid, Eisen(III)oxid, Kohlenstofffluorid, Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht, Sericit und Zinn(IV)sulfid.
• Als Vorbehandlung vor der Bildung der Harzbeschichtungsschicht 3, kann die Lagerlegierungsschicht 2 bearbeitet werden durch Oberflächen-Aufrauungsbehandlung durch Abstrahlen, Oberflächenveränderungsbehandlung durch Alkali und dergleichen, ultrafeine Einschnitt- und -Überstand-Behandlung durch chemisches Ätzen, chemische Umwandlungsbehandlung, Grundierungsbehandlung, Corona-Entladungsbehandlung oder dergleichen.
• Das Verfahren zur Bildung der Harzbeschichtungsschicht 3 ist nicht auf Sprühbeschichten beschränkt, sondern kann Walzenbeschichten sein.
• In dem Fall, dass die innere Umfangsfläche des Gleitlagers 10 eine Ölnut aufweist, die gebildet ist, so dass sie sich in der Umlaufrichtung oder in der axialen Richtung erstreckt, kann eine Harzbeschichtungsschicht alternativ auch innerhalb der Ölnut gebildet sein.

Claims (4)

1. Gleitlager für einen Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch: eine Metallschicht (2) mit einer inneren Umfangsfläche, die derart gebildet ist, dass sie sich entlang mindestens eines Teils einer zylindrischen Form erstreckt; und eine Harzbeschichtungsschicht (3), die gebildet ist auf der inneren Umfangsfläche der Metallschicht (2), wobei: die innere Umfangsfläche der Metallschicht (2) ringförmige oder spiralförmige Nutbereiche aufweist, die sich in einer im Allgemeinen umlaufenden Richtung der zylindrischen Form erstrecken, so dass die innere Umfangsfläche Überstandsbereiche aufweist, die aneinander angrenzend angeordnet sind in der axialen Richtung der zylindrischen Form und die sich in der im Allgemeinen umlaufenden Richtung erstrecken; die Harzbeschichtungsschicht (3) gebildet ist, um zu passen zu Formen der Nutbereiche und der Überstandsbereiche; t und Rpk den folgenden Beziehungen genügen: $$\mathrm{1,0}\mathrm{\mu }\text{m}\le \text{t}\le \text{5}\text{,0 }\mathrm{\mu }\text{m}$$

   

   und $$\mathrm{0,06}\le \text{Rpk/t}\le \mathrm{5,04,}$$

   

   wobei t die durchschnittliche Beschichtungsdicke der Harzbeschichtungsschicht (3) an anderen Positionen als den Scheiteln der Überstandsbereiche ist; und Rpk eine reduzierte Spitzenhöhe der Harzbeschichtungsschicht (3) ist; T, t und σ der folgenden Beziehung genügen: $$\text{t}-2\mathrm{\sigma }\le \text{T}\le \text{t}+2\mathrm{\sigma },$$

   

   wobei σ die Standardabweichung der Beschichtungsdicken der Harzbeschichtungsschicht (3), gemessen an den von den Scheiteln der Überstandsbereiche verschiedenen Positionen, ist und T ein tatsächlicher Messwert der Beschichtungsdicke ist; Rsma und Rsmr der folgenden Beziehung genügen: $$\left|\text{Rsma}-\text{Rsmr}\right|\le \mathrm{0,05}\text{ mm},$$

   

   wobei Rsma eine durchschnittliche Länge, gemessen zwischen den angrenzenden Überstandsbereichen auf der inneren Umfangsfläche der Metallschicht (2), ist und Rsmr eine durchschnittliche Länge, gemessen zwischen korrespondierenden angrenzenden Überstandsbereichen der Harzbeschichtungsschicht (3), ist, entsprechend den Überstandsbereichen der Metallschicht (2); und Rsma und Δ der folgenden Beziehung genügen: $$\mathrm{\Delta }\le \text{Rsma}/\mathrm{3,}$$

   

   wobei Δ ein Abstand, gemessen in der axialen Richtung zwischen einem der Überstandsbereiche auf der inneren Umfangsfläche der Metallschicht (2) und einem entsprechenden der Überstandsbereiche der Harzbeschichtungsschicht (3), ist, wobei der eine entsprechende Bereich am nächsten positioniert ist zu dem einen der Überstandsbereiche der Metallschicht (2).
2. Gleitlager nach Anspruch 1, wobei: die durchschnittliche Beschichtungsdicke t und die reduzierte Spitzenhöhe Rpk der Harzbeschichtungsschicht (3) den folgenden Beziehungen genügen: $$\mathrm{2,0}\mathrm{\mu }\text{m}\le \text{t}\le \mathrm{4,5}\mathrm{\mu }\text{m}$$

   

   und $$\mathrm{0,1}\le \text{Rpk/t}\le \mathrm{2,0.}$$

   
3. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei: die Harzbeschichtungsschicht (3) ein Grundharz und einen Festschmierstoff enthält; der Festschmierstoff eines oder mehrere von Molybdändisulfid, Wolframdisulfid, Bornitrid und Graphit enthält; und der Festschmierstoff insgesamt 20 bis 60% der Gesamtheit der Harzbeschichtungsschicht (3), bezogen auf das Volumen, entspricht.
4. Gleitlager nach Anspruch 3, wobei: das Grundharz Polyamid-Imid und Polyamid enthält, das 2 bis 20% des Polyamid-Imids, bezogen auf das Volumen, entspricht.

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