DE102018101070A1 - Radial or axial plain bearing element with surface structure on the bearing seat surface - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Radial- oder Axialgleitlagerelement (10) mit einer Tragschicht (12), die eine Lagersitzfläche (14) ausbildet. Die Lagersitzfläche (14) weist auf wenigstens einem Flächenabschnitt (20) eine Oberflächenstruktur auf, die eine Mehrzahl von Materialaufwerfungen (28, 41, 51) aus der Tragschicht (12) umfasst und sich von der Struktur der Lagersitzfläche (14) außerhalb des Flächenabschnitts (20) unterscheidet, wobei die Oberflächenstruktur des Flächenabschnitts (20) eine maschinenlesbare Codierung bildet. Die Lagersitzfläche (14) weist außerhalb des Flächenabschnitts (20) ein Rauheitskernprofil mit einer Kernrautiefe Rund einer reduzierten Spitzenhöhe R(0) gemessen nach DIN EN ISO 13565 (1,2) auf, wobei die Oberflächenstruktur des Flächenabschnittes (20) eine reduzierte Spitzenhöhe R(S) aufweist, die größer als das 3,5fache der reduzierten Spitzenhöhe R(0) der Lagersitzfläche (14) außerhalb des Flächenabschnitts (20) ist.The invention relates to a radial or Axialgleitlagerelement (10) having a support layer (12) forming a bearing seat surface (14). The bearing seat surface (14) has a surface structure on at least one surface section (20), which comprises a plurality of material ejections (28, 41, 51) from the support layer (12) and differs from the structure of the bearing seat surface (14) outside the surface section (FIG. 20), wherein the surface structure of the surface portion (20) forms a machine-readable encoding. The bearing seat surface (14) has, outside the surface section (20), a roughness core profile with a core roughness around a reduced peak height R (0) measured according to DIN EN ISO 13565 (1,2), wherein the surface structure of the surface section (20) has a reduced peak height R (S) which is greater than 3.5 times the reduced peak height R (0) of the bearing seat surface (14) outside the surface portion (20).
Description
Die Erfindung betrifft ein Radial- oder Axialgleitlagerelement, insbesondere eine Gleitlagerschale, eine Gleitlagerbuchse oder eine Anlaufscheibe, mit einer Tragschicht, die eine Lagersitzfläche ausbildet.The invention relates to a radial or Axialgleitlagerelement, in particular a plain bearing shell, a plain bearing bush or thrust washer, with a support layer which forms a bearing seat surface.
Als „Tragschicht“ wird üblicherweise eine die Formstabilität des Radial- oder Axialgleitlagerelementes bestimmende Materialschicht eines Mehrschichtverbundlagers bezeichnet. Diese besteht üblicherweise aus Stahl oder im Fall eines so genannten Massivlagers aus dem Lagermetall. Als „Lagersitzfläche“ wird im allgemeinen die der Gleitfläche gegenüberliegende Fläche des Radial- oder Axialgleitlagerelementes, also beispielsweise die äußere Umfangsfläche der Gleitlagerschale oder Gleitlagerbuchse oder die rückseitige Fläche der Anlaufscheibe, bezeichnet. Diese Fläche liegt nach Einbau an der Innenumfangsfläche bzw. der Stirnfläche des Lagersitzes an. Unter „Radial- oder Axialgleitlagerelement“ sind neben den erwähnten Lagerschalen, Buchsen oder Anlaufscheiben auch kombinierte Radial-Axialgleitlagerelemente eingeschlossen.As a "base layer" is usually a dimensional stability of the radial or Axialgleitlagerelementes determining material layer of a multilayer composite bearing. This usually consists of steel or in the case of a so-called solid bearing from the bearing metal. As a "bearing seat surface" is generally the sliding surface opposite surface of the radial or Axialgleitlagerelementes, so for example, the outer peripheral surface of the plain bearing shell or plain bearing bush or the rear surface of the thrust washer designated. This surface is after installation on the inner peripheral surface or the end face of the bearing seat. Under "Radial or Axialgleitlagerelement" in addition to the aforementioned bearing shells, bushes or thrust washers and combined radial Axialgleitlagerelemente included.
Radial- oder Axialgleitlagerelemente und insbesondere Lagerschalen, beispielsweise zur Verwendung in Verbrennungsmotoren als Haupt- oder Pleuellager, sind in der Regel durch eine kraftschlüssige Verbindung, also durch Reibschluss, gegen Verdrehen im Betrieb gesichert. Zum Aufbau eines genügenden Reibschlusses müssen die beiden Kontaktflächen, also die Innenumfangsfläche des Lagersitzes und die Lagersitzfläche des Radiallagerelementes eine geeignete Strukturierung aufweisen, so dass ein genügend hoher Reibwert zwischen dem Radialgleitlagerelement und der Bohrungsfläche des Lagersitzes entsteht, wenn das Radialgleitlagerelement mit dem vorgesehenen Übermaß in den Lagersitz eingebaut wird.Radial or Axialgleitlagerelemente and in particular bearing shells, for example, for use in internal combustion engines as a main or connecting rod bearings are usually secured by a frictional connection, ie by frictional engagement against rotation during operation. To build up a sufficient frictional engagement, the two contact surfaces, ie the inner peripheral surface of the bearing seat and the bearing seat surface of the radial bearing element must have a suitable structuring, so that a sufficiently high coefficient of friction between the radial sliding bearing element and the bore surface of the bearing seat is formed when the radial sliding bearing element with the intended oversize in the Bearing seat is installed.
Eine geeignete Strukturierung der Pleuel- und Hauptlagerbohrungen wird in der Praxis durch Kreuzhonung erreicht. Wesentlich kostengünstiger in der Herstellung ist es hingegen, wenn die Kreuzhonung entfallen kann und die Bohrung nur feingedreht werden muss. Deshalb ist es seitens der Motorenhersteller wünschenswert, den Arbeitsschritt des Kreuzhonens zu eliminieren. Um dennoch eine geeignete Strukturierung der Oberfläche der Bohrung zu erzeugen, damit die Reibung zwischen der Lagersitzfläche des Radialgleitlagerelementes und der Bohrung ausreicht, um ein Verdrehen im Betrieb zu verhindern, werden feingedrehte Bohroberflächen bekanntermaßen mit Lasermarkierungen versehen.A suitable structuring of the connecting rod and main bearing bores is achieved in practice by Kreuzhonung. It is much cheaper to manufacture, however, if the cross honing can be omitted and the bore only has to be finely turned. Therefore, it is desirable for the engine manufacturer to eliminate the step of cross honing. However, to create a suitable patterning of the surface of the bore so that the friction between the bearing seat surface of the radial sliding bearing element and the bore is sufficient to prevent twisting during operation, finely turned drilling surfaces are known to be provided with laser markings.
Aus der
Nachteilig ist weiterhin aber, dass ein zusätzlicher Arbeitsschritt benötigt wird, um eine ausreichende Reibung zur Verdrehsicherung zu erzeugen. Der zusätzliche Arbeitsschritt ist hierbei nur von der Motorenherstellung auf die Lagerherstellung übergegangen.A further disadvantage, however, is that an additional step is needed to produce sufficient friction to prevent rotation. The additional work step has been passed here only from the engine to the production of bearings.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Radial- oder Axialgleitlagerelement der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches einerseits auf der Lagersitzfläche eine ausreichende Strukturierung aufweist, um auch im Zusammenwirken mit einer feingedrehten Bohrung einen hinreichenden Reibschluss zu erzeugen, welches sich andererseits aber auch wirtschaftlich günstig herstellen lässt.Against this background, it is an object of the present invention to provide a radial or Axialgleitlagerelement of the type mentioned, on the one hand on the bearing seat surface has sufficient structuring to produce a sufficient frictional engagement also in cooperation with a finely rotated bore, which on the other hand but also economical to produce.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Radial- oder Axialgleitlagerelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by a radial or Axialgleitlagerelement with the features of
Bei dem erfindungsgemäßen Radial- oder Axialgleitlagerelement mit einer Tragschicht, die eine Lagersitzfläche ausbildet, weist die Lagersitzfläche auf wenigstens einem Flächenabschnitt eine Oberflächenstruktur auf, die eine Mehrzahl von Materialaufwerfungen aus der Tragschicht umfasst und sich von der Struktur der Lagersitzfläche außerhalb des Flächenabschnitts unterscheidet, wobei die Oberflächenstruktur des Flächenabschnittes eine maschinenlesbare Codierung bildet.In the radial or thrust bearing member of the present invention having a support layer forming a bearing seat surface, the bearing seat surface has at least one surface portion a surface structure comprising a plurality of material ejections from the support layer and different from the structure of the bearing seat surface outside the surface portion Surface structure of the surface portion forms a machine-readable encoding.
Als „Flächenabschnitt“ im Sinne dieser Schrift wird beispielsweise jene zusammenhängende Teilfläche der Lagersitzfläche bezeichnet, die von einer vollständigen maschinenlesbaren Codierung eingenommen wird. Die Oberflächenstruktur des Flächenabschnittes wird hierin auch als „Markierung“ bezeichnet, welcher Begriff sowohl Oberflächenstrukturen einschließt, die eine Codierung bilden, als auch solche, die nur reibungserhöhend sind, ohne gleichzeitig eine Information zu tragen. Als „maschinenlesbar“ wird hierin physikalisch verstanden, dass die Codierung auf dem Flächenabschnitt unter bestimmten Bedingungen, insbesondere einer bestimmten Beleuchtung, einen genügenden Kontrast zur den Flächenabschnitt umgebenden Lagersitzfläche ausbildet, um die Codierung mit technischen Hilfsmitteln erfassen zu können. Informationstechnisch wird darunter verstanden, dass die „maschinenlesbare Codierung“ eine Information beinhaltet und einen Informationsaustausch mit einer Maschine erlaubt. Die maschinenlesbare Codierung kann insbesondere eine Schrift, einen Zahlencode, einen eindimensionalen oder einen zweidimensionalen Zeichencode, insbesondere bevorzugt ein Strichcode (Barcode) oder ein Data-Matrix-Code (DMC), oder eine Kombination aus mehreren Codes umfassen. Die „Lagersitzfläche außerhalb des Flächenabschnittes“ wird auch als die „den Flächenabschnitt umgebende Oberfläche der Lagersitzfläche“ bezeichnet. Es ist selbstverständlich klar, dass auch dieser Bereich der Lagersitzfläche eine gewisse Struktur aufweist, welche in der Regel durch das Herstellungsverfahren bedingt ist und sich beispielsweise durch einen bestimmten Rauheitswert charakterisieren lässt. Für die reduzierte Spitzenhöhe
Hintergrund der Erfindung ist, dass Radial- oder Axialgleitlagerelemente - wie viele andere Motorenkomponenten - eine feste Markierung aufweisen, anhand der sich die Lagerschale eindeutig identifizieren lässt. Die Markierung trägt Informationen über den Hersteller, beispielsweise die Teilenummer, die Herstellcharge und/oder Datumsangaben, um den Produktionsweg zurückverfolgen zu können und so unter anderem das Lager fälschungssicherer zu machen. Auch können Angaben über die exakte Geometrie (z.B. Wanddicken oder Wanddickenklasse) aufgebracht sein. Solche Markierungen werden bislang üblicherweise auf der Gleitlagerinnenseite aufgedruckt.Background of the invention is that radial or Axialgleitlagerelemente - like many other engine components - have a solid mark, based on the bearing shell can be clearly identified. The marker bears information about the manufacturer, for example, the part number, the manufacturing batch and / or dates in order to trace back the production route and thus, among other things, to make the store tamper-proof. Also, information about the exact geometry (e.g., wall thickness or wall thickness class) may be applied. Such markings are usually printed on the plain bearing inside.
Die Erfinder haben zum einen erkannt, dass eine solche Codierung auch auf der Außenoberfläche des Radial- oder Axialgleitlagerelementes, also auf dessen Lagersitzfläche aufgebracht werden kann. In einem zweiten Schritt haben die Erfinder erkannt, dass diese Codierung zudem genutzt werden kann, den Reibwert zwischen dem Radial- oder Axialgleitlagerelement und der Bohrung oder Stirnfläche in ausreichendem Maße zu erhöhen, um eine Verdrehsicherung zu erzeugen. Es werden also zwei Funktionen in einem Element, nämlich der Markierung vereint. Hierdurch werden auch die zwei Arbeitsgänge Codieren und Aufbringen einer reibungserhöhenden Flächenstruktur zusammengelegt, so dass insgesamt ein Arbeitsschritt eingespart wird, was die Herstellung des Radial- oder Axialgleitlagerelementes vergünstigt.The inventors have recognized, on the one hand, that such a coding can also be applied to the outer surface of the radial or axial sliding bearing element, that is, to its bearing seat surface. In a second step, the inventors have recognized that this coding can also be used to increase the coefficient of friction between the radial or axial sliding bearing element and the bore or end face sufficiently to produce an anti-rotation. Thus, two functions are combined in one element, namely the marking. As a result, the two operations Coding and applying a friction-increasing surface structure are combined, so that a total of one step is saved, which reduces the production of the radial or Axialgleitlagerelementes.
Der Erfindung zufolge weist die Oberflächenstruktur nicht lediglich eine Aufrauhung, sondern eine Mehrzahl von Materialaufwerfungen auf, wobei unter „Materialaufwerfung“ eine mit der Oberfläche fest verbundene Materialanhäufung verstanden wird, welche über die mittlere Oberfläche der Lagersitzfläche außerhalb des Flächenabschnittes hinausragt, also eine lokale Erhöhung bildet. Als Maß für die mittlere Oberfläche der Lagersitzfläche außerhalb des Flächenabschnittes wird das obere Maß des dortigen Rauheitskernprofils herangezogen, welches man erhält, wenn man die Kernrautiefe
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Lagersitzfläche außerhalb des Flächenabschnitts eine reduzierte Spitzenhöhe
Die Erfinder haben also herausgefunden, dass ein signifikant erhöhter Reibschluss der Lagersitzfläche mit der Oberfläche in einem feingebohrten Lagersitz gegenüber einer unstrukturierten Lagersitzfläche mit Rpk = Rpk(0) dann eintritt, wenn die Oberflächenstruktur des Flächenabschnitts eine reduzierte Spitzenhöhe
Die Höhe der einzelnen Materialaufwerfungen über der mittleren Oberfläche der Lagersitzfläche liegt dabei um ein Vielfaches, vorzugsweise wenigstens eine Größenordnung, über
Das Material in den Materialaufwerfungen kann sowohl durch umgeformtes Material aus der Tragschicht gebildet werden, also auch in Teilen durch Reaktionsprodukte oder Fremdmaterial, insbesondere Oxidationsprodukte aus dem Tragschichtmaterial. Ein Charakteristikum der Materialaufwerfungen ist, beispielsweise in Abgrenzung zu einem Aufdruck, dass ihre Härte mindestens der Härte des Grundmaterials, also des Materials der Tragschicht entspricht.The material in the Materialaufwerfungen can be formed both by deformed material from the support layer, including in parts by reaction products or foreign material, in particular oxidation products of the support layer material. A characteristic of the Materialaufwerfungen is, for example, in contrast to an imprint that their hardness at least the hardness of the base material, ie the material of the support layer corresponds.
Das Material wird durch lokal eingebrachte Energie umgeformt. Die Energie kann insbesondere bevorzugt mechanisch mittels Prägewerkzeug, wie einem Nadelpräger, oder thermisch mittels Laser eingebracht werden. Im letzteren Fall wird das Material lokal aufgeschmolzen und umgelagert. Beispielhaft wird die Schwarzgravur genannt, bei der mittels Laser eine punktförmige Vertiefung mit einer dunklen oxidierten Oberfläche und einem Aufwurf der Schmelze am Rand entsteht.The material is transformed by locally introduced energy. In particular, the energy can preferably be introduced mechanically by means of a stamping tool, such as a needle punch, or thermally by means of a laser. In the latter case, the material is locally melted and relocated. By way of example, the black engraving is mentioned, in which a punctiform depression with a dark oxidized surface and an ejection of the melt at the edge is formed by means of a laser.
Bei der Großserienherstellung kann das thermische dem mechanischen Verfahren vorgezogen werden, weil es keinem Verschleiß unterliegt.In mass production, the thermal can be preferred to the mechanical process because it is not subject to wear.
Verfahren zur Aufrauhung von Oberflächen mittels Laserablation sind aus der Herstellung von Nockenwellen bekannt, vgl.
Im Gegensatz zur Laserablation ist wesentliches Element der Materialaufwerfungen, dass sie überwiegend abtragsfrei hergestellt werden. Zwar kann beim Aufschmelzen mittels Laser eine Verdampfung von Material nicht völlig vermieden werden. Es ist aber bekannt, dass eine hohe Leistung und eine geringe Pulsdauer des Lasers zu einem hohen Energieeintrag in Verbindung mit geringer Wärmeabfuhr führt, was das Verdampfen des Materials begünstigt. Durch geeignete Wahl der Leistung und Pulsdauer des Lasers kann deshalb der Anteil des Materialabtrags minimiert werden, so dass sichergestellt ist, dass das überwiegende Material aufgeschmolzen und vom Zentrum des auftreffenden Laserstrahls an den Randbereich verdrängt und nicht verdampft wird. Beim Herstellen einer Materialaufwerfung entstehen deshalb in der Regel, egal ob mittels mechanischer oder thermischer Energie, neben der Aufwerfung auch Vertiefungen oder Krater.In contrast to laser ablation, an essential element of material ejection is that they are produced predominantly free from abrasion. Although it can not be completely avoided during melting by laser evaporation of material. However, it is known that a high power and a low pulse duration of the laser leads to a high energy input in conjunction with low heat dissipation, which favors the evaporation of the material. By a suitable choice of the power and pulse duration of the laser, therefore, the proportion of material removal can be minimized, so that it is ensured that the predominant material is melted and displaced from the center of the impinging laser beam to the edge region and not evaporated. As a rule, when producing a material, no matter whether by means of mechanical or thermal energy, wells or craters are formed in addition to the ejection.
Die Form einer Materialaufwerfung kann durch den Herstellungsprozess bestimmt werden. Beispielsweise kann diese kegelförmig-spitz oder kegelstumpfförmig mit mittigem Krater ausgebildet sein, wenn jeweils ein punktueller Energieeintrag mittels Dorn oder Laser in das Material der Tragschicht erfolgt. Beispielsweise kann sie auch wallartig langgestreckt sein, wenn ein Dauerstrichlaser oder ein langgestrecktes Werkzeug zum Einsatz kommt oder wenn dicht benachbarte punktuelle Einwirkungen erfolgen.The form of material deposition can be determined by the manufacturing process. For example, this may be formed conical-pointed or frusto-conical with a central crater, if in each case a selective energy input takes place by means of mandrel or laser in the material of the support layer. For example, it can also be wall-like elongated when a continuous wave laser or an elongated tool is used or when closely adjacent punctual effects occur.
Zahlenmäßig „eine“ Materialaufwerfung im Sinne dieser Beschreibung liegt vor, wenn diese zusammenhängend ist. Als „zusammenhängend“ wird die Materialaufwerfung wiederum bezeichnet, soweit sie ohne Unterbrechung das obere Maß des Rauheitskernprofils der Lagersitzfläche außerhalb des Flächenabschnittes überragt.In terms of numbers, "material" in the sense of this description is considered to be connected. As "coherent" the material throw is again called, as far as they are without Breaking the upper dimension of the roughness core profile of the bearing seat surface outside the surface portion surmounted.
Obgleich sich für eine Verdrehsicherung eine Verzahnung der Kontaktflächen des Radial- oder Axialgleitlagerelementes und des Lagersitzes schon ab der ersten Materialaufwerfung auf der Lagersitzfläche einstellen kann, ist eine Mindestanzahl von 20 Materialaufwerfungen auf der Tragschicht bevorzugt. Besonders bevorzugt sind wenigstens 35 Materialaufwerfungen.Although a toothing of the contact surfaces of the radial or Axialgleitlagerelementes and the bearing seat can be adjusted from the first material launch on the bearing seat surface for a rotation, a minimum number of 20 material ejections on the support layer is preferred. At least 35 material ejections are particularly preferred.
Der Grad der Verzahnung hängt neben deren Höhe und der Anzahl wesentlich von der lateralen Ausdehnung und Orientierung der einzelnen Materialaufwerfung relativ zur Umfangsrichtung des Radial- oder Axialgleitlagerelements und deren relative Anordnung zueinander ab. Beispielsweise wird eine linienförmige Materialaufwerfung, die senkrecht zur Umfangsrichtung angeordnet ist, einen höheren Verzahnungsgrad und damit eine bessere Verdrehsicherung erzeugen als eine punktförmige oder eine linienförmige Materialaufwerfung, die sich in Umfangsrichtung erstreckt. Grundsätzlich bietet eine Anzahl von 20 und besser noch 35 Materialaufwerfungen eine verbesserte Verdrehsicherheit, weil im idealisierten Falle einer „100% Verzahnung“ jeder Materialaufwerfung mit dem Gegenkörper die Festigkeit jeder Materialaufwerfung entscheidend für das ertragbare Moment gegen Verdrehung ist. Im idealisierten Falle kann man sich vorstellen, dass das ertragbare Moment gegen Verdrehung sich multiplikativ aus der Anzahl und dem jeweiligen Querschnitt der Materialaufwerfungen, der Werkstofffestigkeit der Materialaufwürfe und dem Wirkradius (halber Durchmesser der Aufnahmebohrung) zusammensetzt.The degree of toothing depends in addition to the height and the number substantially on the lateral extent and orientation of the individual material posing relative to the circumferential direction of the radial or Axialgleitlagerelements and their relative arrangement to each other. For example, a linear material launch, which is arranged perpendicular to the circumferential direction, a higher degree of toothing and thus produce a better rotation than a punctiform or a linear material posing, which extends in the circumferential direction. Basically, a number of 20 and better still 35 material ejections provides improved security against twisting, because in the idealized case of a "100% gearing" of each material launch with the mating body, the strength of each material launch is critical to the transmissible torque against twisting. In the idealized case, one can imagine that the tolerable torque against torsion is multiplicatively composed of the number and the respective cross section of the material ejections, the material strength of the material drops and the effective radius (half the diameter of the receiving bore).
Darüber hinaus wächst mit der Anzahl der Materialaufwerfungen auch der codierbare Informationsgehalt, geht man davon aus, dass jede einzelne Materialaufwerfung ein Symbol eines Codes repräsentiert. Beispielhaft wird auf die „GS1 Data Matrix Guideline“ verwiesen, in der der Informationsgehalt in Abhängigkeit der Symbolanzahl für DMC-Codes beschrieben ist.In addition, as the number of material ejections increases, so does the codable information content, assuming that each individual material ejection represents a symbol of a code. By way of example, reference is made to the "GS1 Data Matrix Guideline", in which the information content is described as a function of the number of symbols for DMC codes.
Bevorzugt ist die Höhe P der Materialaufwerfungen über dem Rauheitskernprofil der Lagersitzfläche außerhalb des Flächenabschnittes, das heißt über deren „mittlerer Oberfläche“, kleiner als 250 µm, besonders bevorzugt kleiner als 150 µm.The height P of the material ejections over the roughness core profile of the bearing seat surface outside the surface section, that is to say over its "middle surface", is preferably less than 250 μm, particularly preferably less than 150 μm.
Und bevorzugt ist die reduzierte Spitzenhöhe
Die reduzierte Spitzenhöhe
Die reduzierte Spitzenhöhe
In diesem Bereich der Rauigkeit liegt in der Regel die außenumfängliche Stahloberfläche eines zu einer Buchse oder einer Lagerschale umgeformten Lagerverbundwerkstoffes.In this area of roughness is usually the außenumfängliche steel surface of a converted to a bush or a bearing shell bearing composite material.
Bevorzugt nimmt der Flächenabschnitt wenigstens 0,8 %, besonders bevorzugt wenigstens 1,0 % der Lagersitzfläche ein.Preferably, the surface portion occupies at least 0.8%, more preferably at least 1.0% of the bearing seat surface.
Der Flächenabschnitt bezeichnet, wie schon gesagt, den zusammenhängenden Bereich, der von einer vollständigen lesbaren Codierung eingenommen wird, und nicht nur die Summe der Flächen der einzelnen Materialaufwerfungen. Beispielsweise beträgt die Ausdehnung des Flächenabschnittes eines DMC-Codes mit der Ausdehnung 10 mm x 10 mm im Sinne dieser Erfindung 100 mm2, während die darin enthaltenen beispielsweise 40 Materialaufwerfungen (auch Dots) mit einer Fläche von je 1 mm2 insgesamt nicht mehr als 40 mm2 einnehmen. Das bedeutet aber nicht, dass nicht mehrere solcher Flächenabschnitte mit jeweils einer vollständigen lesbaren Codierung räumlich getrennt auf der Lagersitzfläche angeordnet sein können. Auch können neben einer oder mehreren Flächenabschnitten mit jeweils einer vollständigen lesbaren Codierung einer oder mehrere strukturierte Flächenabschnitte mit den vorstehend beschriebenen Anforderungen an die Oberflächenstruktur vorhanden sein, die keine Information tragen und allein der Vergrößerung des gesamten reibungserhöhenden Flächenanteils an der Lagersitzfläche, also der Summe aller strukturierter Flächenabschnitte, dienen. Sind mehrere strukturierte Flächenabschnitte auf der Lagersitzfläche vorgesehen, so muss also jedenfalls einer oder es können wahlweise mehrere, insbesondere auch alle, strukturierten Flächenabschnitte, eine Codierung bilden. Bei mehreren die Codierung bildenden Flächenabschnitten kann sich die codierte Information auf diese verteilen und/oder teilweise oder vollständig redundant auf diese verteilt vorliegen.The area portion, as already stated, denotes the contiguous area occupied by a complete readable code, not just the sum of the areas of the individual material dislocations. For example, the extent of the surface portion of a DMC code with the
Weiterhin bevorzugt erstreckt sich der Flächenabschnitt bei einem Radialgleitlagerelement in axialer Richtung über eine Breite von wenigstens 15%, besonders bevorzugt wenigstens 20% von dessen Gesamtbreite. Entsprechend bevorzugt erstreckt sich der Flächenabschnitt bei einem Axialgleitlagerelement in radialer Richtung über eine Breite von wenigstens 15%, besonders bevorzugt wenigstens 20% von dessen radialer Ausdehnung.Further preferably, the surface portion extends in a radial sliding bearing element in the axial direction over a width of at least 15%, more preferably at least 20% of its overall width. Correspondingly, the surface section in the case of an axial sliding bearing element extends in the radial direction over a width of at least 15%, particularly preferably at least 20%, of its radial extent.
Es ist nachvollziehbar, dass sich die Größe des strukturierten Flächenabschnittes zweckmäßigerweise nach der Größe der gesamten Lagersitzfläche und somit nach der Größe des Radial- oder Axialgleitlagerelementes richtet. Wie weiter oben schon ausgeführt, spielt für die Reibungserhöhung die Ausdehnung der Materialaufwerfungen senkrecht zur Umfangsrichtung eine wesentlichere Rolle als die in Umfangsrichtung, jedenfalls dann, wenn die einzelnen Materialaufwerfungen in Umfangsrichtung nahe beieinander liegen. Befindet sich zwischen diesen Aufwerfungen ein Abstand von mindestens der dreifachen Höhe P der Aufwerfungen, tragen auch die in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Materialaufwerfungen in gleichem Maße zur Reibungserhöhung bei.It is understandable that the size of the structured surface portion expediently depends on the size of the entire bearing seat surface and thus on the size of the radial or Axialgleitlagerelementes. As already stated above, for the increase in friction, the expansion of the material ejections perpendicular to the circumferential direction plays a more significant role than that in the circumferential direction, in any case when the individual material ejections are close to one another in the circumferential direction. If there is a distance of at least three times the height P of the elevations between these elevations, the material ejections arranged one behind the other in the circumferential direction also contribute to the same extent to increase the friction.
Da man im Sinne der Codierung aber nicht frei ist, die Materialaufwerfungen bevorzugt in Umfangs- oder Längsrichtung anzuordnen, weil die Position der einzelnen Materialaufwerfungen durch das Format der Codierung und die Information vorgegeben ist, kann eine hinreichende Reibungserhöhung unter allen Umständen nur durch eine genügende Ausdehnung der Materialaufwerfungen senkrecht zur Umfangsrichtung und durch genügend Abstand in Umfangsrichtung sichergestellt werden. Es wurde konkret festgestellt, dass ab einer relativen Breite des Flächenabschnittes von 15% bezogen auf das Radial- oder Axialgleitlagerelement eine ausreichende Verzahnung der Kontaktflächen des Radial- oder Axialgleitlagerelementes und des Lagersitzes erreicht werden kann. Bevorzugt befindet sich der strukturierte Flächenabschnitt in Umfangsrichtung außerhalb des Hauptlastbereichs des Radial- oder Axialgleitlagerelements. Im Fall einer Gleitlagerschale ist der Flächenabschnitt deshalb bevorzugt in einem Winkelbereich von 5° bis 65° angeordnet, gemessen von einer Teilfläche der Gleitlagerschale.However, since it is not free in terms of coding to arrange the material ejections preferably in the circumferential or longitudinal direction, because the position of the individual Materialaufwerfungen by the format of the coding and the information is given, a sufficient increase in friction under all circumstances only by a sufficient extent the Materialaufwerfungen perpendicular to the circumferential direction and be ensured by sufficient distance in the circumferential direction. It has been concretely stated that from a relative width of the surface section of 15% relative to the radial or axial plain bearing element, sufficient toothing of the contact surfaces of the radial or axial plain bearing element and the bearing seat can be achieved. Preferably, the structured surface portion is located in the circumferential direction outside of the main load range of the radial or Axialgleitlagerelements. In the case of a plain bearing shell, the surface portion is therefore preferably arranged in an angular range of 5 ° to 65 °, measured from a partial surface of the plain bearing shell.
Als „Teilfläche“ einer Gleitlagerschale werden deren stirnseitigen umfänglichen Endflächen bezeichnet, welche beim Einbau aufgrund eines geringen Übermaßes auf die jeweiligen Teilflächen der gegenüberliegenden Gleitlagerschalen gepresst werden, wodurch der notwendige Reibschluss zwischen den Kontaktflächen der Lagerschalen und des Lagersitzes erzeugt wird.As a "partial surface" of a sliding bearing shell whose end-side peripheral end surfaces are referred to, which are pressed during installation due to a slight oversize on the respective partial surfaces of the opposite plain bearing shells, whereby the necessary frictional engagement between the contact surfaces of the bearing shells and the bearing seat is generated.
Besonders bevorzugt weist die Lagersitzfläche zwei strukturierte Flächenabschnitte auf, wobei ein erster Flächenabschnitt im Winkelbereich von 5° bis 65°, gemessen von einer ersten Teilfläche, und ein zweiter Flächenabschnitt im Winkelbereich von 5° bis 65°, gemessen von einer der ersten Teilfläche, bezogen auf den Scheitel der Gleitlagerschale, gegenüberliegenden zweiten Teilfläche angeordnet ist.The bearing seat surface particularly preferably has two structured surface sections, wherein a first surface section in the angular range of 5 ° to 65 °, measured from a first partial surface, and a second surface section in the angular range of 5 ° to 65 °, measured from one of the first partial surface related is arranged on the vertex of the sliding bearing shell, opposite second partial surface.
Hierdurch wird die Kraftverteilung durch den Reibschluss gleichmäßiger über die Umfangsfläche der Gleitlagerschale verteilt.As a result, the force distribution is distributed by the frictional engagement more uniformly over the peripheral surface of the sliding bearing shell.
Weiterhin bevorzugt ist es, wenn der strukturierte Flächenabschnitt oder die strukturierten Flächenabschnitte im Fall einer Gleitlagerschale im Wesentlichen symmetrisch zur axialen Mittellinie auf der Lagersitzfläche angeordnet sind. Auch dies dient einer gleichmäßigen Kraftverteilung durch den Reibschluss, diesmal über die axiale Breite der Lagerschale gesehen.It is further preferred if the structured surface portion or the structured surface portions are arranged in the case of a sliding bearing shell substantially symmetrical to the axial center line on the bearing seat surface. This also serves a uniform force distribution by the frictional engagement, this time seen over the axial width of the bearing shell.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Gleitlagerschale in perspektivischer Ansicht; -
2 ein Rauheitsprofil im Bereich einer einzelnen Materialaufwerfung; -
3 ein erstes Beispiel einer Codierung; -
4 ein zweites Beispiel einer Codierung; -
5 einen ersten Rauheitsmessschrieb auf einem unstrukturierten Oberflächenabschnitt der Lagersitzfläche und -
6 einen zweiten Rauheitsmessschrieb gemessen entlang einer Messstrecke durch einen Flächenabschnitt mit der erfindungsgemäßen Oberflächenstruktur;
-
1 an illustration of a plain bearing shell according to the invention in a perspective view; -
2 a roughness profile in the area of a single material launch; -
3 a first example of coding; -
4 a second example of coding; -
5 a first roughness measurement chart on an unstructured surface portion of the bearing seat surface and -
6 a second roughness measurement record measured along a measurement path through a surface section having the surface structure according to the invention;
Auf der der Scheitellinie
Der Flächenabschnitt
Die reduzierte Spitzenhöhe
Dies hat folgenden Hintergrund, der anhand von
Würde die reduzierte Spitzenhöhe
Praktisch wird von einer gemessenen Oberfläche der unstrukturierten Lagersitzfläche das Rauheitsprofil gemäß der Empfehlungen, beispielsweise für die Bezugslänge für die Messstrecke, in der einschlägigen
Die hier konkret ermittelten Werte sind typisch für die Oberfläche oder Lagersitzfläche einer Tragschicht aus Stahl. Die reduzierte Spitzenhöhe
In analoger Weise zeigt
Die ermittelte reduzierte Spitzenhöhe
Diese Messungen wurden in insgesamt 18 Beispielfällen auf Flächenabschnitten mit der Oberflächenstruktur in Form einer DMC-Codierung und in 9 Beispielfällen auf der unstrukturierten Fläche durchgeführt. Die Resultate sind in den Tabellen 3 und 4 gegenübergestellt. Die jeweils ermittelten Rauhigkeitskenngrößen Ra, Rz, Rmax,
Die Ergebnisse zeigen eindeutig, dass der Quotient Rpk(S)/Rpk(0) sich signifikant von den Quotienten der übrigen Rauhigkeitskenngrößen
Es zeigt sich ferner, dass
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Gleitlagerschaleplain bearing shell
- 1212
- Tragschichtbase course
- 1414
- LagersitzflächeBearing seat surface
- 16, 16'16, 16 '
- Teilflächesubarea
- 1818
- Scheitelliniecrest line
- 2020
- Flächenabschnitt mit OberflächenstrukturSurface section with surface structure
- 22, 22'22, 22 '
- Winkelbereichangle range
- 2424
- Mittellinie center line
- 26 26
- Materialaufwerfungraised material
- 2828
- umgebender Bereich surrounding area
- 3030
- Rahmen, Teilfläche, FlächenabschnittFrame, partial surface, surface section
- 3232
- Messtreckemeasuring distance
- 3434
- Messtrecke measuring distance
- 4040
- Rahmen, Teilfläche, FlächenabschnittFrame, partial surface, surface section
- 4242
- Messtreckemeasuring distance
- 4444
- Messtrecke measuring distance
- 5050
- RauheitsmessschriebRoughness measuring
- 5252
- Materialanteilkurve (Abbott-Kurve)Material share curve (Abbott curve)
- 5454
- Häufigkeitsverteilung frequency distribution
- 6060
- RauheitsmessschriebRoughness measuring
- 6262
- Materialanteilkurve (Abbott-Kurve)Material share curve (Abbott curve)
- 6464
- Häufigkeitsverteilungfrequency distribution
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102009060352 [0020]DE 102009060352 [0020]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- DIN EN ISO 13565 [0013, 0015, 0045, 0047, 0050, 0052]DIN EN ISO 13565 [0013, 0015, 0045, 0047, 0050, 0052]
- DIN EN ISO 13565-1 [0013, 0014]DIN EN ISO 13565-1 [0013, 0014]
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