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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleitlagerteil für ein Gleitlager, ein Gleitlager und ein Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagerteils bzw. eines Gleitlagers. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Gelenklager mit dem Gleitlagerteil.
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In einem Gleitlager haben zwei sich relativ zueinander bewegende Gleitflächen direkten (oder höchstens durch ein Schmiermittel vermittelten) Kontakt. Die Gleitflächen können sich relativ zueinander gegen den durch Gleitreibung verursachten Widerstand bewegen, indem sie aufeinander gleiten. Der durch die Gleitreibung verursachte Widerstand kann durch eine geeignete Wahl einer reibungsarmen Materialpaarung, durch Schmierung und/oder durch Erzeugen eines Schmierfilms, der die beiden Kontaktflächen über eine Schicht des Schmierfilms voneinander trennt, niedrig gehalten werden.
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Aufgrund des Gleitens der beiden Gleitflächen aufeinander bzw. gegeneinander erfolgt ein teilweiser Abrieb von Material von den Kontaktflächen, was die Lebensdauer des Gleitlagers begrenzen kann. Im Stand der Technik werden gewebeverstärkte Verbundmaterialien als ein Gleitwerkstoff in den Gleitflächen verwendet. Die Lebensdauer dieser Gleitwerkstoffe ist jedoch aufgrund des Funktionsmechanismus, der insbesondere einen Abrieb beinhaltet, begrenzt. Der Funktionsmechanismus kann zu einem Verbrauch (zum Beispiel durch Abrieb) des Werkstoffs mit einer bestimmten Verschleißrate führen. Bei höheren Geschwindigkeiten der Bewegung der beiden Gleitflächen relativ zueinander oder auch zur Verlängerung der Lebensdauer kann zwischen den Gleitflächen ein Schmiermittel (zum Beispiel Wasser, insbesondere Seewasser, Öl oder dergleichen) zum Schmieren vorgesehen sein. Dabei kann sich der hydrodynamische Effekt (welcher insbesondere eine Separation der Gleitflächen umfasst) erst durch den Aufbau eines Schmierfilms zwischen den beiden Gleitflächen einstellen. Bei hohen Lasten (zum Beispiel hohe Presskräfte, welche die beiden Gleitflächen aufeinander pressen) kann es vorkommen, dass nur sehr geringe Mengen des Schmiermittels in den Zwischenraum zwischen den beiden Gleitflächen gelangen. Dadurch kann der Aufbau eines stabilen Schmierfilms zwischen den beiden Gleitflächen behindert sein bzw. im schlimmsten Falle je nach Beanspruchungsbedingungen sogar vollständig verhindert sein.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gleitlagerteil, ein Gleitlager und ein Herstellungsverfahren für ein Gleitlagerteil bzw. ein Gleitlager bereitzustellen, wobei eine Schmierung einer Gleitfläche für ein Gleitlager verbessert ist, wodurch das Gleiten zweier Gleitflächen relativ zueinander verbessert wird und wodurch insbesondere ein Verschleiß bzw. Abrieb zumindest einer Gleitfläche eines Gleitlagers gegenüber dem Stand der Technik vermindert ist. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gleitlagerteil, ein Gleitlager und ein Herstellungsverfahren für ein Gleitlagerteil bzw. ein Gleitlager vorzuschlagen, wobei der Einsatzbereich des Gleitlagers erweitert ist, wobei somit insbesondere Grenz-, Misch- und Flüssigkeitsreibung betrieben werden kann.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche spezifizieren besondere Ausführungsformen der Erfindung.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Gleitlagerteil (ein Teil eines Gleitlagers) für ein Gleitlager (wie etwa ein Gelenklager, insbesondere Radial-Gelenklager, ein Gelenkkopf, ein Schräg-Gelenklager, ein Axial-Gelenklager oder dergleichen) bereitgestellt, welches einen Stützkörper mit einer Gleitschicht aufweist. Der Stützkörper kann dabei zum Beispiel aus einem Metall, wie etwa Stahl, gefertigt sein und kann die Gleitschicht unterstützen, um eine vorgegebene Geometrie der Gleitschicht aufrechtzuerhalten. Die Gleitschicht ist aus einem Faserverbundwerkstoff (zumindest eine Faserart, insbesondere zwei Faserarten, und eine Matrix aufweisend) gefertigt und ist auf dem Stützkörper aufgebracht (zum Beispiel durch Kleben nach Aushärten der Gleitschicht). Die Gleitschicht (welche zum Beispiel eine einlagige oder mehrlagige Schicht von Gewebe aus Fasern bzw. Garn sowie eine Matrix, wie etwa ein Harz, aufweisen kann) hat auf einer Oberfläche (welche nicht mit dem Stützkörper in Kontakt steht, sondern nach außen exponiert ist) eine Gleitfläche, gegen welche bzw. relativ zu welcher eine weitere Gleitfläche eines weiteren Gleitlagerteils zum Gleiten vorgesehen ist bzw. gleiten kann. Die Gleitfläche kann verschiedene geometrische Formen annehmen, beispielsweise eine ebene Form, eine gekrümmte Form, wie etwa ein Segment einer Zylinderform, oder ein Segment einer Kugelform oder eine Kombination diese Formen. Ferner weist die Gleitschicht Vertiefungen (welchen auf der Gleitfläche Ausnehmungen entsprechen, wo somit die Gleitfläche Lücken bzw. Unterbrechungen aufweist) für das Aufnehmen eines Schmiermittels (zum Beispiel Wasser, insbesondere Seewasser) zum Schmieren der Gleitfläche auf.
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Die Vertiefungen können verschiedene Formen und Ausdehnungen in der Gleitschicht bzw. in der Gleitfläche annehmen. Die Vertiefungen können insbesondere als Nuten ausgebildet sein, so dass auf der Gleitfläche bzw. in der Gleitschicht ein Nutsystem gebildet ist. Beispielsweise kann der Faserverbundwerkstoff einen Polymerer-Verbund-Gleitwerkstoff (Gewebe in Harzmatrix), in dem mittels eines geeigneten (spanenden oder nicht-spanenden) Verfahrens (zum Beispiel durch Prägen beim Aushärten) ein Nutsystem eingebracht wurde, aufweisen. Dadurch, das heißt durch das Nutsystem bzw. die Vertiefungen, kann eine Versorgung der Gleitfläche bzw. des Gleitkontakts mit einem schmierenden Medium (z.B. Schmiermittel, zum Beispiel Seewasser oder Öl) verbessert bzw. sichergestellt werden, insbesondere auch unter sehr hohen Belastungen. Aufgrund der Vertiefungen bzw. des Nutsystems kann der Aufbau eines tragenden Schmierfilms (zwischen der Gleitfläche und einer weiteren Gleitfläche) unterstützt bzw. erst ermöglicht werden.
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Das Gleitlagerteil kann dabei insbesondere für Lager, welche im kompletten Reibungsspektrum (Grenz-, Misch-, Flüssigkeitsreibung) eingesetzt werden (zum Beispiel Grenzreibung bei niedriger Gleitgeschwindigkeit im Einlauf und Flüssigkeitsreibung bei hohen Gleitgeschwindigkeiten) eingesetzt werden. Gleitlager können dabei zum Beispiel Gelenklager, Buchsen, Gelenkköpfe, lineare Gleitsysteme/-platten umfassen bzw. sein. Insbesondere kann damit ein Seewasser-geschmiertes Gleitlager unterstützt werden. Tribologisch modifizierte, gewebeverstärkte Verbundmaterialien können als Gleitwerkstoff (zum Beispiel Gewebe in Polymermatrix) eingesetzt werden. Die Vertiefungen bzw. das Nutsystem können in den Faserverbundwerkstoff bzw. in den Gleitwerkstoff während der Herstellung eingebracht werden. Insbesondere kann ein konventionell erhältlicher Gleitwerkstoff durch das Vorsehen der Vertiefungen für den Einsatz unter neuen, erweiterten Anwendungsbereichen verbessert werden. Der Faserverbundwerkstoff kann dabei insbesondere verschieden sein von einem thermoplastischen Werkstoff, kann im Gegensatz dazu duroplastisch sein. Duroplaste härten unter anderem durch Einwirken von Wärme aus (z.B. bei einem Duroplast-Spritzgießen) bzw. polymerisieren. Nach dem Aushärten ist ein erneutes Aufschmelzen nicht mehr möglich.
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Das Nutsystem bzw. die Vertiefungen können zerstörungsfrei in den Gleitwerkstoff bzw. in den Faserverbundwerkstoff zum Beispiel durch Prägen während der Aushärtung der Duromermatrix des Verbundwerkstoffs eingebracht werden (z. B. unter Verwendung von Prepreg, „vorimprägnierte Fasern“). Prepreg bezeichnet ein Halbzeug, bestehend aus Lang- oder Endlosfasern und einer vorgetrockneten bzw. vorgehärteten, jedoch noch nicht polymerisierten Kunststoffmatrix. Es können jedoch auch nicht vorimprägnierte Fasern verwendet werden. Zerstörungsfreies Einbringen kann in diesem Zusammenhang bedeuten, dass die Fasern des Verbundwerkstoffs beim Einbringen der Vertiefungen nicht beschädigt werden. Dadurch kann die Festigkeit und Widerstandsfähigkeit der Gleitschicht bzw. der Gleitfläche verbessert werden. Weitere Vorteile sind eine Sicherstellung der Schmierung des Gleitkontrakts mit einem Medium und die Erweiterung des Einsatzbereichs einer bekannten Technologie (Einsatz unter Grenz-, Misch- und Flüssigkeitsreibung).
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Die Vertiefungen können als Kanäle (z. B. zumindest annähernd parallel verlaufend und/oder überkreuzend) ausgebildet sein, von denen sich wenigstens ein Kanal entlang einer gesamten Lateralausdehnung der Gleitfläche erstreckt, so dass seitlich der Gleitschicht Öffnungen zum Einbringen von Schmiermittel, insbesondere Wasser, in den Kanal gebildet sind. Die Kanäle können somit Schmiermittel aufnehmen und auch (an verschiedene Stellen der Gleitfläche) führen, so dass große Bereiche der Gleitfläche ausreichend mit Schmiermittel versorgt werden können. Die Kanäle können als langgestreckte Vertiefungen mit einer Längsrichtung (Richtung der größten Ausdehnung) und einer Breitenrichtung (Richtung der kleinsten Ausdehnung) ausgebildet sein. Die Gleitfläche kann eine bestimmte laterale (senkrecht zu einer Dickenrichtung, die entlang einer Normalen des Stützkörpers verläuft) Ausdehnung in verschiedenen Richtungen haben. Die Kanäle bzw. der wenigstens eine Kanal kann von einem Ende der Gleitfläche bis zu einem anderen Ende der Gleitfläche reichen bzw. sich erstrecken, wobei an dem einen Ende der Gleitfläche eine erste Öffnung des Kanals und an dem anderen Ende der Gleitfläche eine zweite Öffnung des Kanals vorgesehen ist. Insbesondere können alle Kanäle zwei solche Öffnungen an ihren jeweiligen Enden aufweisen. Damit kann Schmiermittel durch die Öffnungen an den Seiten bzw. Enden der Gleitfläche bzw. der Gleitschicht in den Kanal eintreten und von bzw. aus diesem zu verschiedenen Bereichen der Gleitfläche geführt werden, um somit eine Schmierung der Gleitfläche mit dem Schmiermittel zu verbessern. Damit kann eine Gleitreibung vermindert werden und ferner ein Abrieb der Gleitschicht vermindert werden.
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Die Kanäle können dabei eine Tiefe aufweisen, die zwischen 20 % und 80 %, insbesondere zwischen 40 % und 60 % einer Dicke (Ausdehnung entlang einer Ebenen-Normalen des Stützkörpers) der Gleitschicht betragen. Insbesondere kann zum Beispiel zwischen 50 und 70 % des Volumens der Gleitschicht aus Fasern bestehen und zwischen 30 und 50 % des Volumens der Gleitschicht aus (polymerisiertem) Harz bestehen. Ein Begrenzen der Tiefe wie vorstehend genannt, kann somit eine Beschädigung der Fasern vermeiden bzw. vermindern. Insbesondere können die Kanäle dabei durch Prägen (ein nicht-spanendes Verfahren) gebildet werden, wobei die Fasern des Verbundwerkstoffs nicht beschädigt werden müssen. Damit kann die Stabilität und Festigkeit des Gleitlagerteils gewährleistet werden.
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Die Dicke der Gleitschicht (auf dem Stützkörper) kann insbesondere zwischen 0,3 mm und 0,7 mm, insbesondere zwischen 0,4 mm und 0,5 mm betragen. Damit kann die Gleitschicht durch herkömmlich verfügbare Faserwerkstoffe und Matrixmaterialien gebildet werden, was ein Herstellungsverfahren und Kosten vereinfachen kann.
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Eine Breite der Kanäle kann von einer Längenausdehnung (welche insbesondere in Richtung einer Bewegung der Gleitschicht relativ zu einer mit dieser in Kontakt stehenden weiteren Gleitschicht, d.h. in Gleitrichtung, gemessen ist) der Gleitschicht (z.B. Umfang der Bohrung einer Buchse) abhängig sein. Die Breite der Kanäle in Einheiten der Längenausdehnung kann z.B. zwischen 1/50 und 1/180, insbesondere 1/80 und 1/150, sein. Andere Verhältnisse sind möglich. Für eine zylinderförmige Gleitschicht innerhalb einer Buchse mit Buchsendurchmesser 200 mm ergäbe sich ein Umfang, d.h. Längenausdehnung der Gleitschicht, von ca. 628 mm, woraus sich bei einer angenommenen Breite von 1/80 der Längenausdehnung der Gleitschicht eine Kanalbreite von 628 mm/80 = 7,85 mm ergäbe. Die Breite der Kanäle kann insbesondere z.B. zwischen 1 mm und 10 mm, insbesondere zwischen 3 mm und 8 mm betragen. Damit kann sichergestellt werden, dass eine Flächenausdehnung der Gleitfläche durch das Vorsehen der Kanäle nicht zu stark vermindert wird, indem die aufgrund der Kanäle gebildeten Lücken klein in der Fläche gehalten werden. Damit kann ein Gleiten verbessert werden und insbesondere ein Gleitwiderstand vermindert werden. Ferner kann die Festigkeit und Stabilität der Gleitschicht verbessert werden und somit auch die Lebensdauer verlängert werden.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Breite und/oder eine Tiefe eines Kanals umso kleiner sein, je kleiner ein Winkel zwischen einer Längsrichtung des Kanals und einer Gleitrichtung ist, entlang derer eine weitere Gleitfläche zum Gleiten vorgesehen ist. Eine Längsrichtung des Kanals kann dabei als eine Richtung des Kanals entlang einer größten Ausdehnung angesehen werden, wobei sich die Längsrichtung je nach Position innerhalb des Kanals auch ändern kann (zum Beispiel bei gekrümmten Kanälen). Die Gleitrichtung kann als eine Richtung definiert werden, welche eine beabsichtigte Bewegungsrichtung der Gleitschicht relativ zu einer weiteren Gleitschicht bedeutet. Insbesondere kann ein oder mehrere Kanäle quer, insbesondere senkrecht zu einer Gleitrichtung verlaufen, so dass die Längsrichtung des Kanals bzw. mehrerer Kanäle quer bzw. insbesondere senkrecht oder zumindest annähernd senkrecht zu der Gleitrichtung verlaufen kann. Beim Gleiten der Gleitschicht gegen eine weitere Gleitschicht bzw. Gleitfläche kann dabei vorteilhafterweise Schmiermittel aus dem quer verlaufenden Kanal entnommen (beispielsweise durch Kapillarkräfte) werden und zwischen die zwei Gleitflächen gebracht werden, um ein Gleiten zu verbessern. Insbesondere kann eine relative Bewegung der einen Gleitfläche relativ zu einer weiteren Gleitfläche zu einem Transport des Schmiermittels aus dem (insbesondere quer verlaufenden) Kanal zwischen die beiden Gleitflächen in den Zwischenraum zwischen den Gleitflächen führen. Damit kann eine Schmierung verbessert werden, ohne die Gleitfläche zu stark in einer Flächenausdehnung zu vermindern, was einer Verbesserung des Gleitens zuwider laufen würde.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können sich zumindest zwei Kanäle kreuzen, so dass Schmiermittel von einem Kanal in einen anderen Kanal gelangen kann. Damit kann eine gleichmäßige Versorgung (über eine laterale Ausdehnung der Gleitfläche hinweg) mit Schmiermittel verbessert werden. Damit kann eine Gleitreibung vermindert werden.
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Der Flächenanteil einer Flächenausdehnung der Kanäle in der Gleitfläche kann zwischen 2 % und 40 %, insbesondere zwischen 10 % und 30 %, betragen. In der Gleitfläche bilden die Kanäle Ausnehmungen, welche gewisse Ausdehnungen bzw. Flächenausdehnungen haben. Der Flächenanteil der Flächenausdehnung der Kanäle kann somit als ein Quotient der Summe der Flächen der Ausnehmungen in der Gleitfläche dividiert durch die Flächengröße der Gleitfläche sein. Wenn der Flächenanteil der Flächenausdehnung der Kanäle relativ gering ist, kann eine Gleitreibung vermindert sein und eine Stabilität und Festigkeit und somit auch Lebensdauer der Gleitschicht kann erhöht sein.
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Der Faserverbundwerkstoff kann ein, insbesondere aus Endlosfasern gebildetes, Gewebe aus einer Verstärkungsfaser und einer Gleitfaser, insbesondere Polytetrafluoroethylen (Teflon), aufweisen. Durch diese mindestens zwei Fasertypen kann einerseits eine Stabilität der Gleitschicht gewährleistet werden und andererseits auch ein vorteilhaftes Gleitverhalten gewährleistet sein. Damit kann ein Gleitverhalten verbessert und eine Lebensdauer bzw. Stabilität der Gleitschicht verlängert werden.
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Das Gewebe kann einlagig oder auch mehrlagig auf dem Stützkörper ausgebildet sein. Damit können Herstellungskosten vermindert sein. Weiter kann gewährleistet sein, dass die Gleitfläche eine (insbesondere durch die Form des Stützkörpers) vorgegebene Form bzw. Geometrie aufweist, was bei relativ dicken bzw. viellagigen Gewebeschichten nicht immer erreicht sein kann.
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Der Faserverbundwerkstoff kann eine duroplastische Matrix, insbesondere ein polymerisiertes Harz, aufweisen und die Gleitfläche kann insbesondere eine ebene Form, oder zumindest ein Segment einer zylinderförmigen oder sphärischen Form aufweisen. Damit können konventionell erhältliche Matrixmaterialien verwendet werden, welche zu einer ausreichenden Festigkeit und Lebensdauer beitragen können. Die verschiedenen vorgesehenen Formen der Gleitfläche können verschiedene Gleitlagertypen unterstützen.
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Als Matrix des Faserverbundwerkstoff kann z. B. eines oder eine Kombination der Folgenden Verwendung finden: Epoxidharz (EP), ungesättigtes Polyesterharz (UP), Vinylesterharz (VE), Phenol-Formaldehydharz (PF), Diallylphthalatharz (DAP), Methacrylatharz (MMA), Polyurethan (PUR), Aminoharze, Melaminharz (MF/MP), Harnstoffharz (UF) 45 %.
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Als Faser, insbesondere Verstärkungsfaser, des Faserverbundwerkstoffs kann z. B. eines oder eine Kombination der Folgenden Verwendung finden: Glasfasern, Kohlenstofffasern, Keramikfasern, Endlose Keramikfasern aus Aluminiumoxid, Mullit (Mischoxid aus Aluminiumoxid und Siliciumdioxid), SiBCN, SiCN, SiC, Aramidfasern, Borfasern, Basaltfasern, Naturfasern, z.B. Holzfasern, Flachs- und Hanffasern sowie subtropische und tropische Fasern wie Jute-, Kenaf-, Ramie- oder Sisalfasern, sowie Polymerfasern z.B. Nylonfasern oder Polyesterfasern.
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Als Faser, insbesondere Gleitfaser, des Faserverbundwerkstoffs kann Polytetrafluorethylen (PTFE) Verwendung finden.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Gleitlager, insbesondere Gelenklager, bereitgestellt, welches insbesondere in Grenz-, Misch- oder Flüssigkeitsreibung betreibbar ist. Die Grenzreibung kann auch als Festkörperreibung aufgefasst werden, wobei die Gleitfläche und die weitere Gleitfläche unmittelbar in Kontakt miteinander stehen. Bei der Flüssigkeitsreibung kann zwischen der Gleitfläche und der weiteren Gleitfläche das Schmiermittel befindlich sein, das heißt insbesondere die Flüssigkeit, vorhanden sein und bei der Misch-Reibung kann in Bereichen der Gleitfläche Schmiermittel und in anderen Bereichen der Gleitfläche kein Schmiermittel vorhanden sein.
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Das Gleitlager weist ein als Segment einer sphärischen Form gebildetes Gleitlagerteil gemäß einer der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen auf, wobei die Gleitschicht insbesondere auf einer konkaven Seite des Stützkörpers aufgebracht ist. Die Gleitschicht bzw. die Gleitfläche kann somit eine Pfanne bilden. Das Gleitlager weist weiterhin eine weitere Gleitfläche (insbesondere eine Oberfläche eines weiteren Stützkörpers oder auf einem weiteren Stützkörper aufgebracht) auf, die mit der Gleitfläche höchstens über das Schmiermittel gleitbar in Kontakt steht. Die weitere Gleitfläche kann eine Form haben, um sich an der Gleitfläche anzuschmiegen, das heißt insbesondere eine sphärische Form aufweisen oder zumindest ein Segment einer sphärischen Form aufweisen, wobei die weitere Gleitfläche insbesondere eine konvexe (insbesondere sphärische) Form bilden kann. Ferner kann das Gleitlager optional Schmiermittel aufweisen, welches in den Kanälen des Gleitlagerteils aufgenommen ist. Damit kann ein Gleitlager mit guten Gleiteigenschaften und einer hohen Lebensdauer bereitgestellt sein. Das Gleitlager kann insbesondere ein Gelenklager sein, wie etwa ein Radial-Gelenklager, ein Schräg-Gelenklager oder ein Axial-Gelenklager. Andere Ausbildungsformen sind möglich.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Gleitlagerteils für ein Gleitlager bereitgestellt, welches ein aus einem Faserverbundwerkstoff Fertigen einer Gleitschicht mit einer Gleitfläche aufweist, welche Vertiefungen für das Aufnehmen eines Schmiermittels zum Schmieren der Gleitfläche aufweist. Ferner weist das Verfahren Aufbringen der Gleitschicht auf einen Stützkörper auf. Zum Herstellen eines Gleitlagers kann das Gleitlagerteil ferner mit einem weiteren Gleitlagerteil zusammengesetzt werden.
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Das Herstellungsverfahren kann weiter aufweisen, dass die Vertiefungen durch Prägen einer Matrix des Faserverbundwerkstoffs beim Aushärten gebildet werden. Dabei kann das Bilden der Vertiefungen erfolgen, während der Faserverbundwerkstoff in Kontakt mit dem Stützkörper ist oder während der Faserverbundwerkstoff nicht in Kontakt mit dem Stützkörper ist.
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Insbesondere kann ein Spritzpressen(Resin Transfer Molding)(RTM)-Verfahren zum Herstellen des Gleitlagerteils, insbesondere der Gleitschicht, eingesetzt werden. Zum Prägen der Vertiefungen bzw. des Nutsystems kann ein dafür spezifisch hergestelltes Werkzeug bzw. eine Prägeform verwendet werden. Das Prägen kann dabei gewährleisten, dass die in dem Faserverbundwerkstoff enthaltenen Fasern nicht beschädigt oder zerstört werden, wodurch eine Festigkeit und Lebensdauer verbessert werden können.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen Bezugszeichen, die sich nur in der ersten Ziffer unterscheiden, in Struktur und/oder Funktion gleiche oder ähnliche Merkmale. Eine Beschreibung eines in einer Figur nicht beschriebenen Merkmals kann der Beschreibung einer anderen Figur dieses Merkmals entnommen werden.
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1 zeigt in schematischer perspektivischer Ansicht ein Gleitlagerteil für ein Gleitlager gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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2 zeigt in einer schematischen perspektivischen Darstellung eine Teilansicht eines Gelenklagers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Das Gleitlagerteil 100, welches in 1 in einer perspektivischen schematischen Darstellung gezeigt ist, weist einen Stützkörper 101 und eine auf dem Stützkörper aufgebrachte Gleitschicht 103 auf, welche aus einem Faserverbundwerkstoff gefertigt ist. Die Gleitschicht 103 weist eine Gleitfläche 105 auf, mit der eine in 1 nicht dargestellte weitere Gleitfläche höchstens über ein Schmiermittel gleitbar in Kontakt stehen kann. Die Gleitschicht 103 weist Vertiefungen 107 und Vertiefungen 109 auf, welche jeweils als Kanäle gebildet sind, um ein in 1 nicht dargestelltes Schmiermittel zum Schmieren der Gleitfläche 105 aufzunehmen. Die Kanäle 107, 109 werden auch als ein Nutsystem bezeichnet. Der Stützkörper 101 ist in der in 1 illustrierten Ausführungsform als eine Platte gebildet, so dass die Gleitfläche 105 eben ist. In anderen Ausführungsformen kann der Stützkörper 101 eine andere geometrische Form aufweisen, beispielsweise eine Zylinderform oder ein Segment einer Kugelform. Somit kann auch in anderen Ausführungsformen die Gleitfläche 105 zum Beispiel eine Zylinderform oder ein Segment einer Kugelform bilden. In einem zylindrisch ausgerollten Zustand kann zum Beispiel die Gleitschicht bzw. Gleitfläche 105 eine Gleitbuchse bilden.
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Die Richtung 111 zeigt eine beispielhafte Gleitrichtung, was eine Bewegungsrichtung einer weiteren Gleitfläche relativ zu der Gleitfläche 105 bezeichnet. Die Kanäle 109 weisen eine Längsrichtung 113 auf, welche parallel zu der Gleitrichtung 111 ist. Die Kanäle 107 dahingegen weisen eine Längsrichtung 115 auf, welche quer, insbesondere senkrecht zu der Gleitrichtung 111 ausgerichtet ist. Die Kanäle 107 weisen eine Tiefe t (von dem Niveau der Gleitfläche 105 bis zum Grund des jeweiligen Kanals gemessen) auf und weisen eine Breite b (bei dem Niveau der Gleitfläche 105) auf, welche sich zum Grund hin verjüngt. Dabei kann die Tiefe t und/oder die Breite b der Kanäle 107 größer sein als die Breite bzw. Tiefe der Kanäle 109, welche entlang der Gleitrichtung 111 verlaufen. Die Kanäle 107 erstrecken sich entlang einer gesamten Lateralausdehnung l der Gleitfläche 105, so dass Öffnungen 117 und 119 an dem Kanal 107 an den Außenseiten der Gleitschicht 103 gebildet sind. Die Tiefe der Kanäle 107 kann zum Beispiel 40–60 % einer Dicke d der Gleitschicht 103 betragen. Auch kann die Breite und/oder Tiefe eines Kanals 107 umso kleiner sein, je kleiner ein Winkel α zwischen der Längsrichtung 113 des Kanals 107 und der Gleitrichtung 111 ist. Wie ersichtlich aus 1, kreuzen sich die Kanäle 107 und 109, um eine gleichmäßige Verteilung von Schmiermittel, welches innerhalb der Kanäle 107, 109 aufgenommen ist, zu erreichen.
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2 zeigt ein Gelenklager 250, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches ein Gleitlagerteil 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst. Das Gleitlagerteil 200 ist als Außenring des Gelenklagers 250 ausgebildet und umfasst einen Stützkörper 201 mit einer Gleitschicht 203, welche Vertiefungen bzw. Kanäle 207 und 209 aufweist. Die Gleitrichtung 111 kann hier verschiedene Richtungen umfassen. Insbesondere können sich die Kanäle 207 und 209 unter einem Winkel von zum Beispiel 45° schneiden, so dass ein rautenförmiges Muster auf der Gleitschicht 203 gebildet sein kann. Das Gleitlager umfasst ferner eine weitere Gleitfläche 221, welche mit der Gleitfläche 205 über ein Schmiermittel oder direkt im Kontakt steht. Die weitere Gleitfläche ist hier als eine Oberfläche eines aus Metall gefertigter Innenring 222 des Gelenklagers 250 ausgebildet. Die Gleitfläche 205 weist die Form eines Segments einer (Innen-)Kugel auf und die weitere Gleitfläche 221 weist ein Segment einer Außenkugel auf.
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Die Gleitschichten 103, 203 der Ausführungsformen der 1 und 2 können zum Beispiel in einem festen Zustand auf den jeweiligen Stützkörper 101, 201 aufgeklebt oder können in einem noch flüssigen Zustand des Harzes des Verbundwerkstoffes in Kontakt mit dem jeweiligen Stützkörper 101, 201 gebracht werden. Das Nutsystem bzw. die Vertiefungen bzw. Kanäle 107, 109, 207, 209 können dabei insbesondere durch Prägen mittels eines geeignet geformten Werkzeuges oder einer Prägeform während eines Resin Transfer Molding(RTM)-Prozesses gebildet werden. In anderen Ausführungsformen werden die Kanäle 107, 109, 207, 209 durch ein spanendes Verfahren durch Entfernen von Material der Gleitschicht gebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Gleitlagerteil
- 101
- Stützkörper
- 103
- Gleitschicht
- 105
- Gleitfläche
- 107
- quer verlaufender Kanal
- 109
- längs verlaufender Kanal
- 111
- Gleitrichtung
- 113, 115
- Längsrichtung der Kanäle
- 117, 119
- Öffnungen der Kanäle
- α
- Winkel zwischen Gleitrichtung und Längsrichtung der Kanäle
- t
- Tiefe der Kanäle
- b
- Breite der Kanäle
- d
- Dicke der Gleitschicht
- 215
- Gelenklager
- 221
- weitere Gleitfläche
- 222
- Innenring
