DE102020202738A1 - Gleitlager, Verfahren zum Herstellen eines Gleitlagers, Brennkraftmaschine mit Gleitlager sowie elektrische Maschine mit Gleitlager - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gleitlager (1) mit einer unbeschichteten Welle (2), welche ein blank vorliegendes Wellenmaterial (7) aufweist, sowie mit einer ein gesintertes Lagerbuchsenmaterial (4) aufweisenden Lagerbuchse (3), in welcher die Welle (2) gleitend und relativ zur Lagerbuchse (3) beweglich geführt ist, wobei das Lagerbuchsenmaterial (4) eine Restporosität von mindestens 8 Prozent aufweist, wobei ein Volumen der Restporosität zu mindestens 80 Prozent mit einem Öl gefüllt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Gleitlager sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Gleitlagers. Außerdem betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einem derartigen Gleitlager und eine elektrische Maschine mit einem solchen Gleitlager.
  • Gleitlager, insbesondere für Brennkraftmaschinen oder elektrische Maschinen, werden seit geraumer Zeit mit ein gesintertes Lagerbuchsenmaterial umfassenden Lagerbuchsen ausgeführt, in welchen eine Welle des Gleitlagers gleitend und relativ zur Lagerbuchse beweglich aufgenommen ist. Bei solchen Gleitlagern mit ein gesintertes Lagerbuchsenmaterial umfassenden Lagerbuchsen werden grundsätzlich beschichtete Wellen eingesetzt, um Gleiteigenschaften, Verschleißbeständigkeit und/oder Temperaturbeständigkeit der Welle zu verbessern. Bei einer solchen Beschichtung der Welle handelt es sich üblicherweise um eine Verchromung.
  • Da seit 2017 in der EU das konventionelle Verchromen verboten ist, werden derzeit verschiedene Alternativen zum Verchromen diskutiert. Außerdem erfordert das Beschichten des Wellenmaterials der Welle in nachteiliger Weise einen zusätzlichen und aufwändigen Herstellungsschritt, welcher sich kostentreibend auf die Herstellungskosten des Gleitlagers mit der Welle und der gesinterten Lagerbuchse auswirkt.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für Gleitlager sowie für Verfahren zum Herstellen eines solchen Gleitlagers, für Brennkraftmaschinen mit einem derartigen Gleitlager und für elektrische Maschinen mit einem derartigen Gleitlager - insbesondere zur Beseitigung des voranstehend aufgezeigten Nachteils - neue Wege aufzuzeigen.
  • Diese Aufgabe wird durch das Lagermaterial gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie durch das Verfahren gemäß dem nebengeordneten Patentanspruch 19 und die Gegenstände der nebengeordneten Patentansprüche 20 und 21 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
  • Grundidee der Erfindung ist demnach, bei einem Gleitlager, welches eine ein gesintertes Lagerbuchsenmaterial aufweisende Lagerbuchse sowie eine in der Lagerbuchse beweglich geführte Welle umfasst, die Welle unbeschichtet und mit einem blank vorliegenden Wellenmaterial auszubilden. Das gesinterte Lagerbuchsenmaterial des Gleitlagers ist dabei mit Öl imprägniert.
  • Versuche haben überraschenderweise gezeigt, dass bei Gleitlagern mit einer mit Öl imprägnierten gesinterten Lagerbuchse auch gute Gleiteigenschaften und eine gute Verschleißbeständigkeit erreicht werden, wenn eine unbeschichtete Welle des Gleitlagers eingesetzt wird. Vorteilhaft lässt sich somit mittels des erfindungsgemäßen Gleitlagers eine kostenintensive Beschichtung der Welle unter Überwindung eines technischen Vorurteils, gemäß welchem ein solcher Einsatz einer unbeschichteten Welle seither nicht in Betracht gezogen wurde, einsparen.
  • Ein erfindungsgemäßes Gleitlager, welches vorzugsweise für eine Brennkraftmaschine oder eine elektrische Maschine einsetzbar ist, umfasst eine unbeschichtete Welle. Die Welle des Gleitlagers weist ein - vorzugsweise blank vorliegendes - Wellenmaterial auf. Das Gleitlager umfasst außerdem eine Lagerbuchse, welche ein gesintertes Lagerbuchsenmaterial aufweist. Das Lagerbuchsenmaterial der Lagerbuchse basiert vorzugsweise auf Eisen. In der Lagerbuchse des Gleitlagers ist die Welle des Gleitlagers gleitend und relativ zur Lagerbuchse beweglich geführt. Dabei ist die Welle vorzugsweise axial und/oder drehbeweglich an der Lagerbuchse gelagert. Das Lagerbuchsenmaterial der Lagerbuchse weist eine Restporosität von mindestens 8 Prozent auf. Der Anteil der Restporosität an dem Lagerbuchsenmaterial kann mittels einer Bildanalyse eines, vorzugsweise geätzten, Schliffs des Lagerbuchsenmaterials ermittelt werden. Ein Volumen der Restporosität des Lagerbuchsenmaterials ist zu mindestens 80 Prozent mit einem Öl gefüllt. Dieses Öl ist zweckmäßig ein Mineralöl, ein synthetisches Öl oder ein Silikonöl. Vorteilhaft kann bei einem solchen Gleitlager, wie zuvor bereits aufgezeigt, unter Erzielung guter Gleiteigenschaften und einer guten Verschleißbeständigkeit eine Beschichtung der Welle eingespart werden, welche typischerweise kostenintensiv ist, sodass die Herstellungskosten des Gleitlagers verringert werden können.
  • Zweckmäßig ist das Volumen der Restporosität des Lagerbuchsenmaterials zu mindestens 90 Prozent mit dem Öl gefüllt. Vorteilhaft lässt sich hierdurch eine besonders gute Leichtgängigkeit des Gleitlagers erreichen.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Gleitlagers weist das Lagerbuchsenmaterial eine im Folgenden aufgezeigte Zusammensetzung auf. Das Lagerbuchsenmaterial umfasst Kohlenstoff mit einem Anteil von 1,8 bis 2,2 Gewichtsprozent sowie Phosphor mit einem Anteil von 0,2 bis 0,5 Gewichtsprozent. Außerdem umfasst das Gleitlager einen Anteil an Kupfer von 3,5 bis 5 Gewichtsprozent und einen Anteil an Zinn mit 0,4 bis 0,6 Gewichtsprozent. Außerdem weist das Gleitlager einen Restbestandteil auf. Eine Lagerbuchse aus einem solchen Lagerbuchsenmaterial bietet vorteilhaft besonders gute Gleiteigenschaften.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung entspricht das Lagerbuchsenmaterial alternativ einer nachfolgend aufgezeigten Zusammensetzung. Das Lagerbuchsenmaterial umfasst Kohlenstoff mit einem Anteil von 0,8 bis 1,3 Gewichtsprozent. Ferner umfasst das Lagerbuchsenmaterial Schwefel mit einem Anteil von 0,2 bis 0,4 Gewichtsprozent und 1,3 bis 2,5 Gewichtsprozent Nickel und 0,8 bis 1,2 Gewichtsprozent Molybdän. Außerdem weist das Lagerbuchsenmaterial einen Mangan-Anteil von 0 bis 0,5 Gewichtsprozent sowie einen Restbestandteil auf. Ein solches Lagerbuchsenmaterial erweist sich vorteilhaft als besonders verschlei ßbeständ ig.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Gleitlagers weist das gesinterte Lagerbuchsenmaterial der Lagerbuchse eine Dichte von 6,2 bis 6,8 g pro cm3 auf. Ein solches Lagerbuchsenmaterial ist vorteilhaft ausreichend porös, um mit Öl imprägniert zu werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Gleitlagers weist das Wellenmaterial der Welle des Gleitlagers eine nachfolgend erläuterte Zusammensetzung auf. Das Wellenmaterial umfasst Kohlenstoff mit einem Anteil von 0,4 bis 0,5 Gewichtsprozent sowie einen Silizium-Anteil von 2,7 bis 3,3 Gewichtsprozent. Außerdem umfasst das Wellenmaterial Mangan mit einem Anteil von 0 bis 0,6 Gewichtsprozent und Chrom mit einem Anteil von 8 bis 10 Gewichtsprozent. Ferner weist das Wellenmaterial einen Anteil an Nickel von 0 bis 0,5 Gewichtsprozent sowie Phosphor mit einem Anteil von 0 bis 0,04 Gewichtsprozent auf. Das Wellenmaterial umfasst einen Anteil an Schwefel von 0 bis 0,03 Gewichtsprozent sowie einen Restbestandteil. Ein solches Wellenmaterial erweist sich vorteilhaft als besonders temperaturbeständig.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Gleitlagers weist das Wellenmaterial alternativ eine im Folgenden erläuterte Zusammensetzung auf. Das Wellenmaterial weist Kohlenstoff mit einem Anteil von 0,45 bis 0,55 Gewichtsprozent sowie einen Silizium-Anteil von 0 bis 0,45 Gewichtsprozent auf. Ferner umfasst das Wellenmaterial einen Anteil an Mangan von 8 bis 10 Gewichtsprozent sowie Chrom mit einem Anteil von 20 bis 22 Gewichtsprozent. Das Wellenmaterial weist Nickel mit einem Anteil von 3,5 bis 5,5 sowie Phosphor mit einem Anteil von 0 bis 0,04 Gewichtsprozent auf. Das Wellenmaterial umfasst Schwefel mit einem Anteil von 0 bis 0,03 Gewichtsprozent sowie Stickstoff mit einem Anteil von 0,4 bis 0,6 Gewichtsprozent. Außerdem weist das Wellenmaterial einen Anteil an Niob von 1,8 bis 2,5 Gewichtsprozent sowie Wolfram mit einem Anteil von 0,8 bis 1,5 Gewichtsprozent auf. Außerdem umfasst das Wellenmaterial einen Restbestandteil. Ein solches Wellenmaterial erweist sich als besonders verschleiß- und temperaturbeständig.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Gleitlagers weist das Wellenmaterial alternativ eine nachfolgend beschriebene Zusammensetzung auf. Das Wellenmaterial umfasst einen Anteil an Kohlenstoff von 0 bis 0,08 Gewichtsprozent sowie einen Anteil an Silizium von 0 bis 0,5 Gewichtsprozent. Außerdem weist das Wellenmaterial Mangan mit einem Anteil von 0 bis 0,5 Gewichtsprozent sowie Chrom mit einem Anteil von 13,5 bis 15,5 Gewichtsprozent auf. Das Wellenmaterial umfasst darüber hinaus Nickel mit einem Anteil von 30 bis 33,5 Gewichtsprozent sowie Phosphor mit einem Anteil von 0 bis 0,015 Gewichtsprozent. Außerdem umfasst das Wellenmaterial Schwefel mit einem Anteil von 0 bis 0,01 Gewichtsprozent und Aluminium mit einem Anteil von 1,6 bis 2,2 Gewichtsprozent. Das Wellenmaterial weist außerdem Niob mit einem Anteil von 0,4 bis 0,9 Gewichtsprozent sowie Titan mit einem Anteil von 2,3 bis 2,9 Gewichtsprozent auf. Außerdem umfasst das Wellenmaterial einen Molybdän-Anteil von 0,4 bis 1,0 Gewichtsprozent sowie einen Restbestandteil. Ein solches Wellenmaterial erweist sich als besonders korrosionsbeständig.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Gleitlagers sieht vor, dass das Wellenmaterial alternativ einer nachfolgend aufgezeigten Zusammensetzung entspricht. Das Wellenmaterial umfasst Kohlenstoff mit einem Anteil von 0,25 bis 0,35 Gewichtsprozent sowie Silizium mit einem Anteil von 0 bis 0,3 Gewichtsprozent. Außerdem weist das Wellenmaterial Mangan mit einem Anteil von 4 bis 6 Gewichtsprozent sowie Chrom mit einem Anteil von 24 bis 26 Gewichtsprozent auf. Das Wellenmaterial umfasst darüber hinaus Nickel mit einem Anteil von 10 bis 13 Gewichtsprozent sowie Phosphor mit einem Anteil von 0 bis 0,2 Gewichtsprozent. Außerdem weist das Wellenmaterial Schwefel mit einem Anteil von 0 bis 0,2 Gewichtsprozent sowie einen Anteil an Aluminium von 0 bis 0,5 Gewichtsprozent auf. Das Wellenmaterial umfasst darüber hinaus Kupfer mit einem Anteil von 0 bis 0,5 Gewichtsprozent sowie Niob mit einem Anteil von 1,8 bis 2,5 Gewichtsprozent. Außerdem umfasst das Wellenmaterial Stickstoff mit einem Anteil von 0,5 bis 0,7 Gewichtsprozent sowie einen Restbestandteil. Ein solches Wellenmaterial erweist sich ebenfalls als besonders temperaturbeständig.
  • Zweckmäßig enthält der Restbestandteil des Lagerbuchsenmaterials und/oder des Wellenmaterials 26,315 Gewichtsprozent bis 97,9 Gewichtsprozent. Damit lassen sich besonders gute mechanische Eigenschaften des Lagerbuchsenmaterials bzw. des Wellenmaterials erreichen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Gleitlagers besteht der Restbestandteil aus Eisen und Verunreinigungen. Insbesondere sind diese Verunreinigungen herstellungsbedingt in dem Restbestandteil enthalten. Ein solches Lagerbuchsenmaterial weist besonders gute Gleiteigenschaften und eine besonders gute Verschleißbeständigkeit auf.
  • Zweckmäßig ist der verbleibende Gewichtsanteil des Restbestands durch Eisen gebildet. Eisen ist typischerweise kostengünstig in der Beschaffung, was sich entsprechend kostensenkend auf das gesinterte Lagerbuchsenmaterial an sich auswirkt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Gleitlagers weist das Wellenmaterial alternativ eine im Folgenden erläuterte Zusammensetzung auf. Das Wellenmaterial umfasst Kohlenstoff mit einem Anteil von 0 bis 0,13 Gewichtsprozent sowie Silizium mit einem Anteil von 0 bis 1 Gewichtsprozent. Außerdem weist das Wellenmaterial einen Mangan-Anteil von 0 bis 1 Gewichtsprozent sowie Chrom mit einem Anteil von 18 bis 21 Gewichtsprozent auf. Das Wellenmaterial umfasst außerdem Kobalt mit einem Anteil von 15 bis 21 Gewichtsprozent sowie Phosphor mit einem Anteil von 0 bis 0,015 Gewichtsprozent. Das Wellenmaterial umfasst darüber hinaus Schwefel mit einem Anteil von 0 bis 0,02 Gewichtsprozent sowie Aluminium mit einem Anteil von 1 bis 2 Gewichtsprozent. Außerdem weist das Wellenmaterial einen Anteil an Kupfer von 0 bis 0,02 Gewichtsprozent sowie Titan mit einem Anteil von 2 bis 3 Gewichtsprozent auf. Darüber hinaus umfasst das Wellenmaterial Zirconium mit einem Anteil von 0 bis 0,15 Gewichtsprozent und Bor mit einem Anteil von 0 bis 0,02 Gewichtsprozent. Außerdem umfasst das Wellenmaterial einen Anteil an Eisen von 0 bis 1,5 Gewichtsprozent sowie einen Restbestandteil. Ein solches Wellenmaterial erweist sich als besonders warmfest.
  • Zweckmäßig enthält der Restbestandteil 48,965 Gewichtsprozent bis 64 Gewichtsprozent Nickel. Vorteilhaft lässt sich damit die Temperaturbeständigkeit des Wellenmaterials besonders gut sicherstellen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Gleitlagers besteht der Restbestandteil aus Nickel und Verunreinigungen. Solche Verunreinigungen können insbesondere herstellungsbedingt bei der Herstellung der Welle bzw. des Wellenmaterials in den Restbestandteil eingebracht werden. Ein solches Lagerbuchsenmaterial weist besonders gute Gleiteigenschaften und eine besonders gute Korrosionsbeständigkeit auf.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der verbleibende Gewichtsanteil des Restbestandteils durch Nickel gebildet. Ein solches Wellenmaterial ist besonders warmfest.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Restbestandteil höchstens 0,2 Gewichtsprozent Verunreinigungen. Vorteilhaft lässt sich damit sicherstellen, dass die gewünschten Eigenschaften des Wellenmaterials bzw. des Lagerbuchsenmaterials erreicht werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Gleitlagers ist das Wellenmaterial alternativ ein Einsatzstahl. Dies erweist sich vorteilhaft als besonders kostengünstig.
  • Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Gleitlagers gemäß der voranstehenden Beschreibung. Diesem Verfahren entsprechend wird das Öl in einem Imprägniervorgang zum zumindest teilweise Füllen der Restporosität des gesinterten Lagerbuchsenmaterials bei einem Druck von 1 mbar bis 850 mbar, vorzugsweise von 10 mbar bis 250 mbar, und bei einer Öltemperatur von 42° Celsius bis 97° Celsius, vorzugsweise 60° Celsius bis 90° Celsius, in die Restporosität eingebracht. Dies ermöglicht eine besonders gute Füllung der Restporosität mit dem Öl.
  • Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, welche ein Gaswechselventil umfasst. Dieses Gaswechselventil weist einen Ventilschaft auf. Außerdem umfasst die Brennkraftmaschine ein erfindungsgemäßes Gleitlager, wie voranstehend beschrieben, dessen Welle zweckmäßig von dem Ventilschaft umfasst ist. Dabei ist das Gleitlager vorzugsweise mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der voranstehenden Beschreibung hergestellt. Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Gleitlager der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine auch zur gleitenden Lagerung etwaiger anderer Komponenten der Brennkraftmaschine einsetzbar ist. Die zuvor aufgezeigten Vorteile des erfindungsgemäßen Gleitlagers sowie des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens zum Herstellen eines solchen Gleitlagers übertragen sich in analoger Weise auch auf die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit einem solchen Gleitlager.
  • Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine, vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug, welche ein erfindungsgemäßes Gleitlager gemäß der voranstehenden Beschreibung umfasst. Dieses Gleitlager der elektrischen Maschine ist zweckmäßig mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der voranstehenden Beschreibung hergestellt. Darüber hinaus umfasst die elektrische Maschine einen Stator sowie einen Rotor, wobei der Rotor, insbesondere mittels des Gleitlagers, relativ zum Stator drehbar am Stator gelagert ist. Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Gleitlager der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine auch zur gleitenden Lagerung etwaiger anderer Komponenten der elektrischen Maschine einsetzbar ist. Die oben angeführten Vorteile des erfindungsgemäßen Gleitlagers sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines solchen Gleitlagers übertragen sich in analoger Weise auch auf die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit einem solchen Gleitlager.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Die einzige 1 zeigt in einer geschnittenen Darstellung grob schematisch ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Gleitlagers 1. Das Gleitlager 1 ist für eine Brennkraftmaschine 5, welche ebenfalls beispielhaft in der 1 gezeigt ist, einsetzbar. Alternativ ist das Gleitlager 1 für eine elektrische Maschine 6 einsetzbar, wie dies zusätzlich in der 1 veranschaulicht ist. Das Gleitlager 1 umfasst eine unbeschichtete Welle 2. Die Welle 2 umfasst ein blank vorliegendes Wellenmaterial 7. Außerdem umfasst das Gleitlager 1 eine Lagerbuchse 3, welche ein gesintertes Lagerbuchsenmaterial 4 umfasst. Das Lagerbuchsenmaterial 4 der Lagerbuchse 3 kann auf Eisen basieren. Die Welle 2 ist in der Lagerbuchse 3 gleitend und relativ zur Lagerbuchse 3 beweglich geführt. Die Welle 2 ist im gezeigten Beispiel axial und drehbeweglich an der Lagerbuchse 3 gelagert. Das gesinterte Lagerbuchsenmaterial 4 weist eine Restporosität von mindestens 8 Prozent auf. Dieser Anteil an der Restporosität ist mittels einer Bildanalyse eines, insbesondere geätzten, Schliffs des Lagerbuchsenmaterials 4 ermittelbar. Ein Volumen der Restporosität des Lagerbuchsenmaterials 4 ist zu mindestens 80 Prozent mit einem Öl gefüllt. Das Öl, mit welchem das Volumen der Restporosität zu mindestens 80 Prozent gefüllt ist, kann ein Mineral- oder ein synthetisches Öl oder ein Silikonöl sein. Im gezeigten Beispiel ist das Volumen der Restporosität zu mindestens 90 Prozent mit Öl gefüllt.
  • Das Lagerbuchsenmaterial 4 weist im gezeigten Beispiel eine nachfolgend erläuterte Zusammensetzung auf. Das Lagerbuchsenmaterial 4 umfasst einen Anteil an Kohlenstoff von 1,8 bis 2,2 Gewichtsprozent. Außerdem umfasst das Lagerbuchsenmaterial 4 Phosphor mit einem Gewichtsanteil von 0,2 bis 0,5 Gewichtsprozent. Darüber hinaus weist das Lagerbuchsenmaterial 4 3,5 bis 5 Gewichtsprozent Kupfer und 0,4 bis 0,6 Gewichtsprozent Zinn auf. Außerdem umfasst das Lagerbuchsenmaterial 4 einen Restbestandteil.
  • Das Lagerbuchsenmaterial 4 entspricht alternativ zur voranstehend aufgezeigten Zusammensetzung einer nachfolgend erläuterten Zusammensetzung. Das Lagerbuchsenmaterial 4 weist einen Anteil an Kohlenstoff von 0,8 bis 1,3 Gewichtsprozent sowie einen Anteil an Schwefel von 0,2 bis 0,4 Gewichtsprozent auf. Außerdem umfasst das Lagerbuchsenmaterial 4 Nickel mit einem Anteil von 1,3 bis 2,5 Gewichtsprozent und Molybdän mit einem Anteil von 0,8 bis 1,2 Gewichtsprozent und Mangan mit einem Anteil von 0 bis 0,5 Gewichtsprozent. Ferner umfasst das Lagerbuchsenmaterial 4 einen Restbestandteil.
  • Das gesinterte Lagerbuchsenmaterial 4 weist im gezeigten Beispiel eine Dichte von 6,2 bis 6,8 g pro cm3 auf.
  • Das Wellenmaterial 7 der Welle 2 entspricht im gezeigten Beispiel einer nachfolgend erläuterten Zusammensetzung. Das Wellenmaterial 7 umfasst Kohlenstoff mit einem Anteil von 0,4 bis 0,5 Gewichtsprozent und Silizium mit einem Anteil von 2,7 bis 3,3 Gewichtsprozent. Außerdem umfasst das Wellenmaterial 7 Mangan mit einem Gewichtsanteil von 0 bis 0,6 Gewichtsprozent und Chrom mit einem Gewichtsanteil von 8 bis 10 Gewichtsprozent. Darüber hinaus weist das Wellenmaterial 7 einen Anteil an Nickel von 0 bis 0,5 Gewichtsprozent und einen Anteil an Phosphor von 0 bis 0,04 Gewichtsprozent auf. Das Wellenmaterial 7 umfasst außerdem Schwefel mit einem Anteil von 0 bis 0,03 Gewichtsprozent sowie einen Restbestandteil.
  • Alternativ zur voranstehend aufgezeigten Zusammensetzung des Wellenmaterials 7 entspricht das Wellenmaterial 7 der nachfolgend erläuterten Zusammensetzung. Das Wellenmaterial 7 umfasst einen Anteil an Kohlenstoff von 0,45 bis 0,55 Gewichtsprozent sowie einen Anteil an Silizium von 0 bis 0,45 Gewichtsprozent. Außerdem weist das Wellenmaterial 7 Mangan mit einem Anteil von 8 bis 10 Gewichtsprozent sowie Chrom mit einem Anteil von 20 bis 22 Gewichtsprozent auf. Außerdem umfasst das Wellenmaterial 7 Nickel mit einem Anteil von 3,5 bis 5,5 Gewichtsprozent sowie Phosphor mit einem Anteil von 0 bis 0,04 Gewichtsprozent. Ferner weist das Wellenmaterial 7 einen Anteil an Schwefel von 0 bis 0,03 Gewichtsprozent und einen Anteil an Stickstoff von 0,4 bis 0,6 Gewichtsprozent auf. Das Wellenmaterial 7 umfasst außerdem einen Anteil an Niob von 1,8 bis 2,5 Gewichtsprozent sowie einen Anteil an Wolfram von 0,8 bis 1,5 Gewichtsprozent. Ferner weist das Wellenmaterial 7 einen Restbestandteil auf.
  • Alternativ zu den voranstehend aufgezeigten Zusammensetzungen des Wellenmaterials 7 entspricht das Wellenmaterial 7 der nachfolgend erläuterten Zusammensetzung. Das Wellenmaterial 7 umfasst 0 bis 0,08 Gewichtsprozent Kohlenstoff sowie einen Anteil an Silizium von 0 bis 0,5 Gewichtsprozent. Ferner weist das Wellenmaterial 7 Mangan mit einem Anteil von 0 bis 0,5 Gewichtsprozent sowie Chrom mit einem Anteil von 13,5 bis 15,5 Gewichtsprozent auf. Außerdem umfasst das Wellenmaterial 7 einen Nickel-Anteil von 30 bis 33,5 Gewichtsprozent sowie Phosphor mit einem Anteil von 0 bis 0,015 Gewichtsprozent. Das Wellenmaterial 7 weist außerdem Schwefel mit einem Anteil von 0 bis 0,01 Gewichtsprozent und Aluminium mit einem Anteil von 1,6 bis 2,2 Gewichtsprozent auf. Darüber hinaus umfasst das Wellenmaterial 7 Niob mit einem Anteil von 0,4 bis 0,9 Gewichtsprozent und Titan mit einem Anteil von 2,3 bis 2,9 Gewichtsprozent. Das Wellenmaterial 7 umfasst darüber hinaus Molybdän mit einem Anteil von 0,4 bis 1,0 Gewichtsprozent sowie einen Restbestandteil.
  • Alternativ zu den voranstehend erläuterten Zusammensetzungen entspricht das Wellenmaterial 7 einer nachfolgend beschriebenen Zusammensetzung. Das Wellenmaterial 7 umfasst Kohlenstoff mit einem Anteil von 0,25 bis 0,35 Gewichtsprozent. Außerdem umfasst das Wellenmaterial 7 einen Anteil an Silizium von 0 bis 0,3 Gewichtsprozent und Mangan von 4 bis 6 Gewichtsprozent sowie einen Anteil an Chrom von 24 bis 26 Gewichtsprozent. Darüber hinaus umfasst das Wellenmaterial 7 Nickel mit einem Anteil von 10 bis 13 Gewichtsprozent sowie Phosphor mit einem Anteil von 0 bis 0,2 Gewichtsprozent. Das Wellenmaterial 7 weist außerdem Schwefel mit einem Anteil von 0 bis 0,2 Gewichtsprozent sowie Aluminium mit einem Anteil von 0 bis 0,5 Gewichtsprozent auf. Ferner umfasst das Wellenmaterial 7 Kupfer mit einem Anteil von 0 bis 0,5 Gewichtsprozent sowie Niob mit einem Anteil von 1,8 bis 2,5 Gewichtsprozent. Das Wellenmaterial 7 weist darüber hinaus Stickstoff mit einem Anteil von 0,5 bis 0,7 Gewichtsprozent sowie einen Restbestandteil auf.
  • Der Restbestandteil des Wellenmaterials 7 enthält 26,315 Gewichtsprozent bis 88,9 Gewichtsprozent. Der Restbestandteil des Lagerbuchsenmaterials 4 enthält 89,5 Gewichtsprozent bis 96,9 Gewichtsprozent Eisen. Dabei besteht der Restbestandteil aus Eisen und Verunreinigungen. Die Verunreinigungen können herstellungsbedingt in dem Restbestandteil enthalten sein. Der verbleibende Gewichtsanteil des Restbestandteils ist durch Eisen gebildet.
  • Alternativ zu den voranstehend aufgezeigten Zusammensetzungen des Wellenmaterials 7 entspricht das Wellenmaterial 7 einer im Folgenden aufgezeigten Zusammensetzung. Das Wellenmaterial 7 weist einen Anteil an Kohlenstoff von 0 bis 0,13 Gewichtsprozent auf sowie einen Anteil an Silizium von 0 bis 1 Gewichtsprozent. Ferner umfasst das Wellenmaterial 7 Mangan mit einem Anteil von 0 bis 1 Gewichtsprozent sowie Chrom mit einem Anteil von 18 bis 21 Gewichtsprozent. Das Wellenmaterial 7 umfasst Kobalt mit einem Anteil von 15 bis 21 Gewichtsprozent sowie Phosphor mit einem Anteil von 0 bis 0,015 Gewichtsprozent. Darüber hinaus umfasst das Wellenmaterial 7 Schwefel mit einem Anteil von 0 bis 0,02 Gewichtsprozent und Aluminium mit einem Anteil von 1 bis 2 Gewichtsprozent. Das Wellenmaterial 7 weist darüber hinaus einen Anteil an Kupfer von 0 bis 0,2 Gewichtsprozent sowie einen Anteil an Titan von 2 bis 3 Gewichtsprozent auf. Außerdem umfasst das Wellenmaterial 7 Zirconium mit einem Anteil von 0 bis 0,15 Gewichtsprozent sowie Bor mit einem Anteil von 0 bis 0,02 Gewichtsprozent. Das Wellenmaterial 7 umfasst darüber hinaus Eisen mit einem Anteil von 0 bis 1,5 Gewichtsprozent sowie einen Restbestandteil. Der Restbestandteil enthält 48,965 Gewichtsprozent bis 64 Gewichtsprozent Nickel. Der Restbestandteil besteht aus Nickel und Verunreinigungen. Die Verunreinigungen können herstellungsbedingt bei der Herstellung des Wellenmaterials 7 in den Restbestandteil eingebracht sein. Der verbleibende Gewichtsanteil des Restbestandteils ist durch Nickel gebildet.
  • Der Restbestandteil umfasst bei den voranstehend erläuterten Zusammensetzungen sowohl des Lagerbuchsenmaterials 4 als auch des Wellenmaterials 7 höchstens 0,2 Gewichtsprozent Verunreinigungen.
  • Alternativ zu den voranstehend aufgezeigten Zusammensetzungen des Wellenmaterials 7 ist das Wellenmaterial 7 ein Einsatzstahl.
  • Das in der 1 illustrierte Gleitlager 1 ist mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Gleitlagers 1 hergestellt. Dieses Verfahren sieht vor, dass das Öl in einem Imprägniervorgang zum zumindest teilweisen Füllen der Restporosität des gesinterten Lagerbuchsenmaterials 4 bei einem Druck von 1 mbar bis 850 mbar, beispielweise von 10 mbar bis 250 mbar und bei einer Öltemperatur von 42° Celsius bis 97° Celsius, zum Beispiel 60° Celsius bis 90° Celsius, in die Restporosität eingebracht wird.
  • Wie oben bereits erwähnt, ist in der 1 außerdem ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 5 veranschaulicht, welche zweckmäßig für ein Kraftfahrzeug einsetzbar ist. Die Brennkraftmaschine 5 umfasst ein Gaswechselventil 8. Das Gaswechselventil 8 der Brennkraftmaschine 5 umfasst einen Ventilschaft 9. Die Brennkraftmaschine 5 weist außerdem ein erfindungsgemäßes Gleitlager 1 gemäß der voranstehenden Beschreibung auf, dessen Welle 2 im gezeigten Beispiel von dem Ventilschaft 9 umfasst ist. Das Gleitlager 1 der Brennkraftmaschine 5 ist dabei gemäß dem voranstehend erläuterten erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt.
  • Ferner ist in der 1 - wie ebenfalls bereits oben angesprochen - grob schematisch ein Beispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 6 gezeigt, welche zweckmäßig für ein Kraftfahrzeug einsetzbar ist. Demnach weist die elektrische Maschine 6 ein erfindungsgemäßes Gleitlager 1 gemäß der voranstehenden Beschreibung auf, welches mittels des ebenfalls voranstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist. Die elektrische Maschine 6 umfasst außerdem einen Stator 10 und einen Rotor 11. Der Rotor 11 ist im gezeigten Beispiel mittels des Gleitlagers 1 relativ zum Stator 10 drehbar an dem Stator 10 gelagert.

Claims (21)

  1. Gleitlager (1), insbesondere für eine Brennkraftmaschine (5) oder eine elektrische Maschine (6), - mit einer unbeschichteten Welle (2), welche ein, vorzugsweise blank vorliegendes, Wellenmaterial (7) aufweist, - mit einer ein gesintertes Lagerbuchsenmaterial (4), insbesondere auf Eisenbasis, aufweisenden Lagerbuchse (3), in welcher die Welle (2) gleitend und relativ zur Lagerbuchse (3) beweglich geführt ist, wobei die Welle (2) vorzugsweise axial und/oder drehbeweglich an der Lagerbuchse (3) gelagert ist, - wobei das Lagerbuchsenmaterial (4) eine Restporosität von mindestens 8 Prozent aufweist, - wobei ein Volumen der Restporosität zu mindestens 80 Prozent mit einem Öl, insbesondere mit einem Mineralöl oder einem synthetischen Öl oder einem Silikonöl, gefüllt ist.
  2. Gleitlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Restporosität zu mindestens 90 Prozent mit dem Öl gefüllt ist.
  3. Gleitlager (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerbuchsenmaterial (4) folgende Zusammensetzung aufweist: - 1,8 bis 2,2 Gewichtsprozent Kohlenstoff, - 0,2 bis 0,5 Gewichtsprozent Phosphor, - 3,5 bis 5 Gewichtsprozent Kupfer, - 0,4 bis 0,6 Gewichtsprozent Zinn, - sowie ein Restbestandteil.
  4. Gleitlager (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerbuchsenmaterial (4) folgende Zusammensetzung aufweist: - 0,8 bis 1,3 Gewichtsprozent Kohlenstoff, - 0,2 bis 0,4 Gewichtsprozent Schwefel, - 1,3 bis 2,5 Gewichtsprozent Nickel - 0,8 bis 1,2 Gewichtsprozent Molybdän, - 0 bis 0,5 Gewichtsprozent Mangan, - sowie einen Restbestandteil.
  5. Gleitlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gesinterte Lagerbuchsenmaterial (4) eine Dichte von 6,2 bis 6,8 g/cm3 hat.
  6. Gleitlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenmaterial (7) folgende Zusammensetzung aufweist: - 0,4 bis 0,5 Gewichtsprozent Kohlenstoff, - 2,7 bis 3,3 Gewichtsprozent Silizium, - 0 bis 0,6 Gewichtsprozent Mangan, - 8 bis 10 Gewichtsprozent Chrom, - 0 bis 0,5 Gewichtsprozent Nickel, - 0 bis 0,04 Gewichtsprozent Phosphor, - 0 bis 0,03 Gewichtsprozent Schwefel, - sowie einen Restbestandteil.
  7. Gleitlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenmaterial (7) folgende Zusammensetzung aufweist: - 0,45 bis 0,55 Gewichtsprozent Kohlenstoff, - 0 bis 0,45 Gewichtsprozent Silizium, - 8 bis 10 Gewichtsprozent Mangan, - 20 bis 22 Gewichtsprozent Chrom, - 3,5 bis 5,5 Gewichtsprozent Nickel, - 0 bis 0,04 Gewichtsprozent Phosphor, - 0 bis 0,03 Gewichtsprozent Schwefel, - 0,4 bis 0,6 Gewichtsprozent Stickstoff, - 1,8 bis 2,5 Gewichtsprozent Niob, - 0,8 bis 1,5 Gewichtsprozent Wolfram, - sowie einen Restbestandteil.
  8. Gleitlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenmaterial (7) folgende Zusammensetzung aufweist: - 0 bis 0,08 Gewichtsprozent Kohlenstoff, - 0 bis 0,5 Gewichtsprozent Silizium, - 0 bis 0,5 Gewichtsprozent Mangan, - 13,5 bis 15,5 Gewichtsprozent Chrom, - 30 bis 33,5 Gewichtsprozent Nickel, - 0 bis 0,015 Gewichtsprozent Phosphor, - 0 bis 0,01 Gewichtsprozent Schwefel, - 1,6 bis 2,2 Gewichtsprozent Aluminium, - 0,4 bis 0,9 Gewichtsprozent Niob, - 2,3 bis 2,9 Gewichtsprozent Titan, - 0,4 bis 1,0 Gewichtsprozent Molybdän, - sowie einen Restbestandteil.
  9. Gleitlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenmaterial (7) folgende Zusammensetzung aufweist: - 0,25 bis 0,35 Gewichtsprozent Kohlenstoff, - 0 bis 0,3 Gewichtsprozent Silizium, - 4 bis 6 Gewichtsprozent Mangan, - 24 bis 26 Gewichtsprozent Chrom, - 10 bis 13 Gewichtsprozent Nickel, - 0 bis 0,2 Gewichtsprozent Phosphor, - 0 bis 0,2 Gewichtsprozent Schwefel, - 0 bis 0,5 Gewichtsprozent Aluminium, - 0 bis 0,5 Gewichtsprozent Kupfer, - 1,8 bis 2,5 Gewichtsprozent Niob, - 0,5 bis 0,7 Gewichtsprozent Stickstoff, - sowie ein Restbestandteil.
  10. Gleitlager (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Restbestandteil 26,315 Gewichtsprozent bis 96,9 Gewichtsprozent Eisen enthält.
  11. Gleitlager (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Restbestandteil aus Eisen und Verunreinigungen besteht.
  12. Gleitlager (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der verbleibende Gewichtsanteil des Restbestandteils durch Eisen gebildet ist.
  13. Gleitlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenmaterial (7) folgende Zusammensetzung aufweist: - 0 bis 0,13 Gewichtsprozent Kohlenstoff, - 0 bis 1 Gewichtsprozent Silizium, - 0 bis 1 Gewichtsprozent Mangan, - 18 bis 21 Gewichtsprozent Chrom, - 15 bis 21 Gewichtsprozent Kobalt, - 0 bis 0,015 Gewichtsprozent Phosphor, - 0 bis 0,02 Gewichtsprozent Schwefel, - 1 bis 2 Gewichtsprozent Aluminium, - 0 bis 0,2 Gewichtsprozent Kupfer, - 2 bis 3 Gewichtsprozent Titan, - 0 bis 0,15 Gewichtsprozent Zirkonium, - 0 bis 0,02 Gewichtsprozent Bor, - 0 bis 1,5 Gewichtsprozent Eisen, - sowie ein Restbestandteil.
  14. Gleitlager (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Restbestandteil 48,965 Gewichtsprozent bis 64 Gewichtsprozent Nickel enthält.
  15. Gleitlager (1) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Restbestandteil aus Nickel und Verunreinigungen besteht.
  16. Gleitlager (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der verbleibende Gewichtsanteil des Restbestandteils durch Nickel gebildet ist.
  17. Gleitlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Restbestandteil höchstens 0,2 Gewichtsprozent Verunreinigungen umfasst.
  18. Gleitlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenmaterial (7) ein Einsatzstahl ist.
  19. Verfahren zum Herstellen eines Gleitlagers (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gemäß welchem das Öl in einem Imprägniervorgang zum zumindest teilweisen Füllen der Restporosität des gesinterten Lagerbuchsenmaterials (4) bei einem Druck von 1 mbar bis 850 mbar, vorzugsweise von 10 mbar bis 250 mbar, und bei einer Öltemperatur von 42° Celsius bis 97° Celsius, vorzugsweise 60° Celsius bis 90° Celsius, in die Restporosität eingebracht wird.
  20. Brennkraftmaschine (5), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, - mit zumindest einem Gaswechselventil (8), welches einen Ventilschaft (9) umfasst, - mit einem Gleitlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dessen Welle (2) vorzugsweise von dem Ventilschaft (9) umfasst ist, wobei das Gleitlager (1) bevorzugt mittels eines Verfahrens nach Anspruch 19 hergestellt ist.
  21. Elektrische Maschine (6), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, - mit einem Gleitlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, welches vorzugsweise mittels eines Verfahrens nach Anspruch 19 hergestellt ist, - mit einem Stator (10) und mit einem Rotor (11), wobei der Rotor (11), vorzugsweise mittels des Gleitlagers (1), relativ zum Stator (10) drehbar, vorzugsweise an dem Stator (10), gelagert ist.
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