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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft Gleitlager, insbesondere Gleitlager, die einen hohen Schmierstoffanteil für bestimmte Anwendungen einbringen können.
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Stand der Technik
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Bei Gleitlagern, z.B. in Form von ebenen Gleitlagerplatten oder radialen Gleitlagern für Wellen, bewegen sich das Lager und das gelagerte Element in direktem Kontakt relativ zueinander, sie gleiten aufeinander. Um den dabei auftretenden Gleitwiderstand niedrig zu halten, werden Schmiermittel, z.B. Öle, Fette oder Festschmierstoffe, eingesetzt. Festschmierstoffe sind typischerweise in die Gleitfläche eingebettet, so dass sie mit zunehmender Abnutzung des Gleitlagers freigesetzt werden. Die Wirksamkeit dieser eingebetteten Festschmierstoffe setzt also eine gewisse Abnutzung des Gleitlagers voraus.
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Bei bestimmten Anwendungsfällen, bei denen ein relativ hoher Schmiermittelverbrauch auftritt, wie z.B. Gangways an Flughäfen, werden derzeit Gleitlagerplatten aus verschiedenen Materialien verwendet, die während des Betriebs in regelmäßigen Abständen mit Fetten oder Ölen geschmiert werden müssen. Dies ist problematisch, da einerseits der hohe Schmiermittelverbrauch umweltbelastend ist und andererseits die regelmäßige Schmierung zeitaufwendig und kostenintensiv ist.
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GB 729351 A ,
JP H1 1-182548 A und
CN 102635630 A offenbaren jeweils ein Gleitlager, bei dem in einem Loch in einer Gleitfläche ein Schmierstoffelement angeordnet ist, das durch eine Feder gegen einen Gleitpartner gedrückt wird.
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Es besteht also Bedarf an einem Gleitlager, das eine ausreichende Schmierung über einen längeren Zeitraum ohne Wartung sicherstellt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Gleitlager gemäß Anspruch 1 und durch einen Schmierstopfen für ein Gleitlager gemäß Anspruch 11.
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Das Gleitlager umfasst eine Gleitschicht mit einer Gleitfläche, wobei die Gleitfläche mindestens ein Loch mit einer Öffnung aufweist, das sich zumindest teilweise in der Gleitschicht erstreckt; wobei ein Festschmierstoffelement und ein Federelement in dem mindestens einen Loch angeordnet sind, wobei das Festschmierstoffelement beweglich in einer Richtung senkrecht zu der Gleitfläche ist, und wobei das Federelement eingerichtet ist, eine Kraft in Richtung der Öffnung auf das Festschmierstoffelement auszuüben; wobei das Federelement ein Kunststoffelement mit elastischen Eigenschaften aufweist, nämlich Polyurethan-Schaum.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das mindestens eine Loch ein Sackloch sein und kann sich das Federelement an einem Boden des Sacklochs abstützten.
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Gemäß einem weiteren Aspekt kann ein freies Ende des Festschmierstoffelements bei unbelastetem Gleitlager aus dem mindestens einen Loch herausragen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt kann das freie Ende des Festschmierstoffelements mit einer Fase, bevorzugt mit einer umlaufenden Fase, versehen sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt können das Federelement und das Festschmierstoffelement aneinander befestigt sein und das Federelement in dem mindestens einen Loch befestigt sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Befestigung mittels eines Klebers und/oder zweiseitiger Klebstreifen ausgeführt sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Gleitlager eine Tragschicht umfassen, die an der Gleitschicht an einer von der Gleitfläche abgewandten Fläche befestigt ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt kann sich das mindestens eine Loch bis in die Tragschicht hineinerstrecken.
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Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Gleitlager eine ebene Gleitlagerplatte, ein Radialgleitlager oder ein Gelenkgleitlager sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt weist das Festschmierstoffelement Graphit, WS2, MoS2, PTFE oder einen Verbundwerkstoff mit eingebetteten Festschmierstoffpartikeln auf.
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Gemäß einem weiteren Aspekt das Federelement Polyurethan-Schaum aufweisen, der nach Einsetzen des Festschmierstoffelements in das mindestens eine Loch eingespritzt und aufgeschäumt wurde.
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Der Schmierstopfen für ein Gleitlager, das mindestens ein Loch mit einer Öffnung in einer Gleitfläche aufweist, umfasst ein Federelement und ein Festschmierstoffelement und ist angepasst, in das mindestens eine Loch des Gleitlagers eingesetzt zu werden, so dass das Festschmierstoffelement beweglich in einer Richtung senkrecht zu der Gleitfläche ist und das Federelement eingerichtet ist, eine Kraft in Richtung der Öffnung auf das Festschmierstoffelement auszuüben; wobei das Federelement ein Kunststoffelement mit elastischen Eigenschaften aufweist, nämlich Polyurethan-Schaum.
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Gemäß einem weiteren Aspekt des Schmierstopfens können das Federelement und das Festschmierstoffelement aneinander befestigt sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt des Schmierstopfens kann das Federelement ein Befestigungsmittel zum Befestigen in dem mindestens einen Loch aufweisen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt des Schmierstopfens kann das Festschmierstoffelement Graphit, WS2, MoSs, PTFE oder einen Verbundwerkstoff mit eingebetteten Festschmierstoffpartikeln aufweisen.
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Figurenliste
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Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Figuren genauer beschrieben, wobei
- 1 eine Schnittdarstellung eines Teilabschnitts eines Gleitlagers zeigt;
- 2 eine Schnittdarstellung eines Teilabschnitts eines Gleitlagers mit Tragschicht zeigt;
- 3 eine Schnittdarstellung eines Teilabschnitts eines Gleitlagers im Gebrauchszustand zeigt; und
- 4 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Gleitplatte zeigt.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Die nachfolgende Beschreibung und die Figuren beziehen sich vor allem auf ein ebenes Gleitlager, z.B. eine Gleitplatte. Jedoch kann die vorliegende Erfindung neben ebenen Gleitlagerplatten auch bei Gleitlagern mit beliebiger Form Verwendung finden, z.B. Radialgleitlagern, Axialgleitlagern und Gelenkgleitlagern. Abweichend von den Figuren sind Gleitschicht, Gleitfläche und eine eventuelle Tragschicht dann gegebenenfalls gekrümmt, wobei dann vorzugsweise die Form der nach außen gewandten (d.h. vom Federelement abgewandten) Fläche des Festschmierstoffelements an die Krümmung der Gleitfläche angepasst ist. „Senkrecht zur Gleitfläche“ ist in diesem Fall im Sinne von in etwa senkrecht zur gekrümmten Gleitfläche zu interpretieren; z.B. entspricht dies bei einem Radiallager einer radialen Richtung bzw. bei einer Gleitoberfläche mit einer bestimmten Krümmung der Richtung auf den Krümmungsmittelpunkt zu.
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Ebenso wird im Folgenden zur sprachlichen Vereinfachung von einem Loch, einem Festschmierstoffelement und einem Federelement gesprochen. Die Gleitlager und Schmierstopfen der vorliegenden Erfindung können allgemein ein oder mehrere Löcher (also mindestens ein Loch) aufweisen, wobei in jedem dieser Löcher jeweils ein Festschmierstoffelement und ein Federelement angeordnet werden kann. Die nachstehende Beschreibung ist so zu verstehen, dass auch der Fall mehrerer Löcher, die über die Gleitfläche verteilt sind, mit eingeschlossen ist, auch wenn nicht gesondert darauf hingewiesen wird.
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1 stellt einen Teilabschnitt eines Gleitlagers im unbelasteten Zustand dar. Das Gleitlager umfasst eine Gleitschicht 2 mit einer Gleitfläche 4, an der im belasteten (Gebrauchs-)Zustand ein entsprechender Lagerpartner, d.h. ein Lager-Gegenbauteil bzw. das zu lagernde Bauteil, gleitend anliegt. In dem Gleitlager, genauer in der Gleitschicht 2, ist ein Loch 8 mit einer Öffnung 10 angeordnet, wobei die Öffnung 10 in der Gleitfläche 4 liegt. Die Gleitschicht kann Bronze, Zinnbronze, PTFE (Polytetrafluorethylen), Faserverbundwerkstoff (Glasfasern oder Kunststofffasern in Epoxidharz eingebettet) oder Ähnliches umfassen bzw. daraus bestehen.
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In dem Loch sind ein Festschmierstoffelement 12 und ein Federelement 14 angeordnet, die zusammen einen Schmierstopfen bilden. Das Festschmierstoffelement 12 ist in einer Richtung senkrecht zu der Gleitfläche 4 beweglich. Als Material für das Festschmierstoffelement 12 kommen insbesondere Graphit, WS2, MoS2, PTFE, ein Verbundwerkstoff mit eingebetteten Festschmierstoffpartikeln (z.B. in Bronze oder in Faserverbundwerkstoff eingebettete Graphitpartikel) oder Kombinationen davon in Frage.
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Das Federelement 14 ist eingerichtet, eine Kraft auf das Festschmierstoffelement 12 auszuüben, die dieses in Richtung der Öffnung 10 drückt, d.h. in eine Richtung aus dem Loch heraus. Entsprechend ist das Federelement 14 an einer von der Öffnung 10 abgewandten Seite des Festschmierstoffelement 12 angeordnet. Das Federelement 14 sollte elastisch (insbesondere druckelastisch) sein, um eine rückfedernde Kraft auf das Festschmierstoffelement 14 ausüben zu können, wenn dieses in das Loch 8 gedrückt wird. Bevorzugt wird als Material für das Federelement ein Kunststoffelement mit elastischen Eigenschaften verwendet, z.B. ein Elastomer (Elastomer-Federelement), solche sind dem Fachmann wohlbekannt. Beansprucht ist die Verwendung von Polyurethan-Schaum (PU-Schaum).
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Das Loch 8 in 1 ist als Sackloch ausgeführt, erstreckt sich also nicht vollständig durch die Gleitschicht 2 hindurch. Das Federelement 14 kann sich dann an einem Boden 9 des Sacklochs abstützten. Alternativ dazu kann sich das Federelement auch auf eine andere Weise abstützen, z.B. an einer Engstelle eines sich verjüngenden Loches, oder an Wänden des Loches. Ebenso ist denkbar, dass sich das Loch durch das gesamte Gleitlager erstreckt und sich das Federelement an einem Rahmen, in den das Gleitlager eingebaut wird abstützt. Weiterhin kann das Loch im Wesentlichen einem Sackloch entsprechen, wobei allerdings im Boden ein kleines Durchgangsloch zu Außenseite des Gleitlagers vorhanden ist, das es ermöglicht, nach Einsetzen des Festschmierstoffelements PU-Schaum in den Raum zwischen Boden und Festschmierstoffelement einzuspritzen und dort aufzuschäumen. Der Durchmesser dieses kleinen Durchgangslochs muss also lediglich so groß sein, dass dies möglich ist, während der Durchmesser des Lochs ein Vielfaches (Faktor 5 oder mehr) davon betragen kann, so dass sich das Federelement weiterhin am Boden abstützen kann.
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Das Festschmierstoffelement 12 ragt bei unbelastetem Gleitlager, wenn auch das Festschmierstoffelement 12 nicht belastet wird, aus dem Loch heraus. Um ein Einführen eines Lagerpartners, z.B. eines gelagerten flachen Bauteils im Fall der Gleitlagerplatte oder einer gelagerten Achse im Fall eines Axiallagers, zu erleichtern, kann an dem Ende des Festschmierstoffelements 12, das aus dem Loch herausragt und als freies Ende bezeichnet wird, eine Fase 16 (d.h. eine Abschrägung) vorgesehen sein, die sich bevorzugt umlaufend um das freie Ende erstreckt. Die Fase 16 bildet also eine Einführabschrägung. Besonders bevorzugt ist, dass sich die durch die Fase 16 gebildete Abschrägung in Richtung Loch 8 bis auf eine Höhe mit der Gleitfläche 4 erstreckt.
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Weiterhin können das Festschmierstoffelement 12 und das Federelement 14 aneinander befestigt sein und das Federelement 14 kann in dem Loch 8 befestigt sein. Im Falle eines Sackloches kann das Federelement 14 am Boden 9 des Sackloches befestigt sein. Damit wird ein Herausfallen des Schmierstopfens aus dem Loch verhindert. Dies ist insbesondere bei einem Radialgleitlager vorteilhaft, da bei einem solchen Löcher mit Schmierstopfen über den gesamten Umfang verteilt angeordnet werden können.
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Die Befestigung der einzelnen Bauelemente aneinander kann durch einen Kleber oder zweiseitige Klebstreifen erfolgen. Bei der Verwendung von PU-Schaum für das Federelement ist es vorteilhaft diesen direkt während des Zusammenbaus einzuspritzen und aufzuschäumen, da PU-Schaum während des Aufschäumens an der Oberfläche klebrig ist und somit Festschmierstoffelement und Federelement automatisch aneinander befestigt werden und das Federelement automatisch an dem Loch (Boden 9 des Lochs im Falle eines Sacklochs) befestigt wird.
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2 stellt einen Teilabschnitt einer weiteren Ausführungsform des Gleitlagers im unbelasteten Zustand dar. Diese Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform der 1. Das in Zusammenhang mit 1 Gesagte ist auch hier gültig und wird nicht vollständig wiederholt; Unterschiede werden im Folgenden vermerkt. Im Fall der Ausführungsform der 2 umfasst das Gleitlager zusätzlich zu einer Gleitschicht 2 eine Tragschicht 6, die die Gleitschicht 2 trägt und stützt und die an einer Fläche der Gleitschicht 2 befestigt ist, die von der Gleitfläche 4 abgewandt ist. Die Tragschicht 6 kann aus einem der oben im Zusammenhang mit der Gleitschicht 2 genannten Materialien (nicht notwendigerweise identisch zum Material der Gleitschicht) oder aus einem anderen Material, etwa einem Metall, beispielsweise Stahl, bestehen.
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Die Gleitschicht 2 weist eine Gleitfläche 4 auf, in der sich eine Öffnung 10 befindet, die durch ein Loch 8 gebildet wird. Wie bei der Ausführungsform der 1 sind in dem Loch ein Festschmierstoffelement 12 und ein Federelement 14 angeordnet, die zusammen einen Schmierstopfen bilden. Bezüglich der Merkmale (Materialien, Eigenschaften, Befestigung aneinander und im Loch, Fasen, Erstreckung senkrecht zur Gleitfläche, usw.) von Festschmierstoffelement 12 und Federelement 14 gilt das bereits in Zusammenhang mit 1 Ausgeführte.
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Das Loch 8 erstreckt sich hier vollständig durch die Gleitschicht 2 hindurch und bis in die Tragschicht 6 hinein. Das Federelement 14, und gegebenenfalls auch das Festschmierstoffelement 12, ist also zumindest teilweise in der Tragschicht 6 untergebracht. Bevorzugt ist das Federelement 14 vollständig in der Tragschicht 6 untergebracht, so dass das Festschmierstoffelement 12 bis zu einer vollständigen Abnutzung der Gleitschicht 2 Schmiermittel abgeben kann.
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Eine weitere, nicht dargestellte, Möglichkeit besteht darin, dass sich das Loch genau bis zur Grenze zwischen Gleitschicht 2 und Tragschicht 6 erstreckt. Dies ist vorteilhaft, da dann zunächst das Loch in die Gleitschicht eingebracht werden kann und anschließend die Gleitschicht mit der Tragschicht verbunden werden kann. So können beispielsweise auf einfache Weise Sacklöcher gebildet werden. Ebenso ist es natürlich auch möglich, dass sich das Loch nur in der Gleitschicht erstreckt ohne diese vollständig zu durchdringen (ähnlich wie in 1); die Tragschicht ist in diesem Fall von dem Loch beabstandet.
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3 stellt einen Teilabschnitt eines Gleitlagers (das hier beispielhaft der Ausführungsform der 2 entspricht) und eines Lagerpartners (gelagertes Bauteil, Lager-Gegenbauteil) 18 während des Gebrauchs, d.h. im belasteten Zustand, dar. Bei Gebrauch des Gleitlagers wird das Festschmierstoffelement 12 in das Loch 8 gedrückt, wobei durch den reibenden Kontakt mit einem Lagerpartner 18 Festschmierstoff von dem Festschmierstoffelement 12 abgetragen wird und als Schmiermittel für die Gleitfläche 4 wirksam wird. Die durch das Federelement 14 ausgeübte Kraft (rückfedernde Wirkung) sorgt dafür, dass das Festschmierstoffelement 12 in Kontakt mit dem Lagerpartner 18 bleibt, auch dann, wenn mit zunehmender Gebrauchsdauer Material von dem Festschmierstoffelement 12 abgetragen wird. Das Festschmierstoffelement 12 bildet sozusagen ein Schmiermittelreservoir, das auch dann Schmiermittel abgibt, wenn kein bzw. nur wenig Abrieb an der Gleitfläche 4 auftritt und kein Öl oder Fett verwendet wird.
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4 stellt eine Draufsicht auf eine Gleitplatte gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Die Gleitplatte ist hier beispielhaft im Wesentlichen rechteckig; sie könnte jedoch auch jede andere Form (rund, oval, vieleckig ...) aufweisen. In dieser Ansicht ist die Gleitfläche 4 der Gleitschicht zu sehen. Weiterhin ist das freie Ende des Festschmierstoffelements 12 mit Fase 16 und die Öffnung 10 des Lochs zu erkennen. Das Loch und damit die Öffnung sind in hier kreisförmig. Allgemeiner kann das Loch, in einer Draufsicht betrachtet, eine beliebige Form aufweisen, z.B. rund (eine Bohrung), oval, rechteckig, vieleckig, usw. Selbstverständlich können auch mehrere Löcher mit jeweiligen Schmierstopfen (Festschmierstoffelement plus Federelement) vorgesehen sein, die in ihrer Größe und Verteilung an den jeweiligen Schmiermittelbedarf angepasst sind.
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Die Form, in einer Draufsicht betrachtet, von Festschmierstoffelement und Federelement sind an die Form des Loches angepasst, damit sie in das Loch eingesetzt werden können. Bevorzugt füllen Festschmierstoffelement und Federelement (d.h. der Schmierstopfen) das Loch fast vollständig aus, so dass nur so wenig Spiel zwischen Lochwand und Schmierstopfen bleibt, dass einerseits die Beweglichkeit des Festschmierstoffelements senkrecht zur Gleitfläche nicht eingeschränkt wird und andererseits eine Bewegung des Festschmierstoffelements in einer Richtung parallel zur Gleitfläche unterbunden wird.
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Durch Bereitstellen eines Schmierstopfens, der ein Festschmierstoffelement und ein Federelement mit den vorstehend beschriebenen Eigenschaften und Merkmalen umfasst, wird also ermöglicht, ein Gleitlager mit einer gegenüber üblichen Gleitlagern verlängerten Lebensdauer zu erhalten, indem der Schmierstopfen in ein Gleitlager, das ein geeignetes Loch mit einer Öffnung an einer Gleitfläche aufweist, eingesetzt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Gleitschicht
- 4
- Gleitfläche
- 6
- Tragschicht
- 8
- Loch
- 9
- Boden
- 10
- Öffnung
- 12
- Festschmierstoffelement
- 14
- Federelement
- 16
- Fase
- 18
- Lagerpartner