DE10341547A1

DE10341547A1 - Sinterlegierung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE10341547A1
Application number: DE10341547A
Authority: DE
Inventors: Teruo Shimizu; Tsuneo Maruyama; Yoshikazu Tanabe; Atsunori Kodama; Motoki Higuchi
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2003-09-09
Publication date: 2004-03-11
Also published as: KR20040023775A; US20040112172A1; JP2004124258A; CN1495280A

Abstract

Eine Sinterlegierung und Herstellverfahren, die es ermöglichen, dass der Reibkoeffizient reduziert wird und auch dass die Poren auf einer Oberfläche abgedichtet werden. Ein gesinterter Legierungskörper 1 umfasst Poren und eine Harzfilmschicht 3. Die Poren bestimmen eine Porosität in dem Bereich von 2 bis 35 Volumen-%. Jede Pore weist einen Einlassteil und einen Innenteil und somit einen Poreneinlassdurchmesser sowie einen Poreninnendurchmesser auf. Der Poreneinlassdurchmesser liegt zwischen 10 und 200 mum, und ein durchschnittliches Verhältnis von Poreneinlassdurchmesser zu Poreninnendurchmesser beträgt mindestens 2,0. Feststoffschmiermittel wird in der Harzfilmschicht 3 dispergiert. Nach Bilden der Schicht 3 wird sie gegen den Sinterlegierungskörper 1 gepresst. In dieser Weise dringt die Schicht 3 in die Poren ein und es entsteht ein enger Kontakt. Dadurch werden die Poren abgedichtet und der Reibkoeffizient wird über das Feststoffschmiermittel reduziert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sinterlegierung sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
STAND DER TECHNIK
Ein poröser Körper wird z.B. hergestellt, indem man entweder metallische oder keramische Werkstoffe sintert oder Pulverwerkstoffe verklebt, was zur Entstehung von Poren auf einer Oberfläche des porösen Körpers und somit einem verstärkten Reibungswiderstand führt.
Durch das Sintern von Metallpulvern hergestellte Sinterlegierungen sind nicht nur vorteilhaft, weil sie stabile Eigenschaften haben und sich für Massenfertigung eignen, sondern auch weil sie die Verwendung bestimmter Werkstoffe ermöglichen, deren Zusammensetzung sonst ihren Einsatz in Verbindung mit Lösungsmitteln unwahrscheinlich machen. Daher wurden sie in der Vergangenheit zur Herstellung verschiedenster Elemente verwendet.
Herkömmlicherweise wurden dann, wenn die Gleitfähigkeit relativ zu weiteren Elementen erforderlich war, Bornitrid- oder fluoroplastische Werkstoffe mit ausgezeichneten Schmiereigenschaften in die Pulverwerkstoffe gemischt, um eine Gleitfläche mit weniger Reibungswiderstand zu bilden, wie in den japanischen Veröffentlichung Nr. 10-280083 and 11-50103 ungeprüfter Patentanmeldungen dargelegt ist.
Bei einem solchen, herkömmlichen Aufbau mit fluoroplastischen Werkstoffen oder ähnlichem in den Pulverwerkstoffen bleiben auch dann, wenn die Schmierungseigenschaften in gewissem Ausmaß verbessert werden, die Poren offen, was zur Verbesserung der Luftdichte eine Oberflächenbehandlung notwendig gemacht hat.
Andererseits haben Sinterlegierungen viele Vorteile, wie oben erwähnt, wie z.B. stabile Eigenschaften, Eignung zur Massenfertigung, die Verwendung von Werkstoffen, deren Zusammensetzung bei der Verwendung von Lösungsmitteln wahrscheinlich nicht verwirklicht werden kann, sowie die Möglichkeit, poröse Körper herzustellen. Beim Nutzen dieser Vorteile wurden in der Vergangenheit vielfach verschiedene Sorten von Sintererzeugnissen verwendet, die sich für bestimmte Lagerkörper eignen, z.B. diejenigen, die einen großen Aufwand bei der Zufuhr von Schmierstoffen vermeiden und auch an Stellen eingesetzt werden können, wo die Schmierung schwierig ist.
Bei der Herstellung solcher gesinterten Lager werden Pulverwerkstoffe, die überwiegend Metallpulver enthalten, unter Verwendung eines Verdichtungsgeräts einer Kompaktierung unterzogen, um einen Presskörper herzustellen. Danach wird der auf diese Weise produzierte Presskörper in einem Sinterofen gesintert, um einen gesinterten Körper zu bilden, der zur höheren Maßgenauigkeit ggf. einer Kalibrierung unterzogen wird.
Hingegen wird eine relative Schubbewegung zwischen einem Lager und einer Welle oder Achse im Allgemeinen von einem an der Welle befestigten Sprengring reguliert. Zwischen dem Sprengring und dem Lager befinden sich mehrere aus Gummi oder Kunstharz (z.B. Polyacetal) hergestellte Scheiben, um den Abrieb des Sprengringes oder den Ölverlust über den Rand eines Öl zurückhaltenden Lagers zu verhindern.
Scheiben in unmittelbarem Kontakt mit dem Lagerkörper drehen sich jedoch zusammen mit der der Drehung der Welle zugeschriebenen Drehung des Sprengrings, reiben somit am Rand des Lagers und schleifen sich schließlich ab. Während dieses Problem auch im Falle der aus löslichem Metall hergestellten Lagern vorkommt, sind die vorderen Oberflächen von porösen Lagern (insbesondere die Stirnseiten) so porös, dass die Scheiben zum Abrieb neigen, was aufgrund des beim Aufbringen eines Axialdrucks auf die Welle oder Achse erhöhten Abriebs verstärkt wird.
Wenn außerdem das durch das Gleiten zwischen den Scheiben und den Lagerkörpern entstehende Abriebpulver zwischen die Welle und das Lager eintritt, wird die Ölabsonderung aus dem Öl zurückhaltenden Lager verhindert, während der Schmierstoff auf der Oberfläche eines „trockenen Lagers" (ölloses Lager) von solchem Abriebpulver bedeckt wird. Es wird somit wahrscheinlich das Problem auftreten, dass die Welle verbrennt bzw. durch Abrieb verschleißt. Im Falle von Öl rückhaltenden Lagern, reichen an den Stirnseiten angebrachte Scheiben nicht aus, um die Ölleckage von den Stirnseiten zu verhindern, was zu einem Schmiermittelmangel oder der Verschmutzung von Komponenten in der Umgebung des Lagers führen kann.
Bislang mussten zur Lösung dieses Problems die Stirnseiten der Lagerkörper zum Schlichten und Dichten abgedreht oder poliert werden, um den Abrieb der Scheiben und das Lecken von Öl aus den Stirnseiten der Lager zu verhindern. Die herkömmliche Verfahrensweise wies jedoch den Nachteil auf, dass aufgrund der erhöhten spanenden Bearbeitung nicht nur die Fertigungszeiten und -kosten erhöht wurden, sondern auch, dass es schwierig gewesen ist, aufgrund des beiderseitigen Gleitens zwischen den Scheiben und den Lagern auch nach einer solchen Bearbeitung den Abrieb der Scheiben zu verhindern.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
In Anbetracht der obengenannten Probleme ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sinterlegierung mit reduziertem Reibkoeffizienten und abgedichteten Oberflächenporen sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Legierung bereit zu stellen.
Es ist des Weiteren Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sinterlegierung bereit zu stellen, die es ermöglicht, den Abrieb von harzhaltigen, an einem aus der Sinterlegierung hergestellten Lager reibenden Scheiben, sowie die Schmiermittelleckage aus einer Stirnseite des Lagers zu verringern, und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Sinterlegierung anzugeben.
Um diese Ziele zu erreichen, wird eine Sinterlegierung gemäß dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung und ein Sinterlegierungskörper vorgeschlagen, der durch die Kompaktierung und das nachfolgende Sintern von Pulverwerkstoffen gebildet ist,
wobei der Sinterlegierungskörper eine Harzfilmschicht und Poren aufweist, die Poren eine Porosität im Bereich von 2 bis 35 Volumen % bestimmen, jede Pore einen Einlassbereich sowie einen Innenbereich aufweist und somit einen Poreneinlassdurchmesser sowie einen Poreninnendurchmesser bestimmt,
der Poreneinlassdurchmesser im Bereich von 10 bis 200 Mikrometern liegt, und das durchschnittliche Verhältnis des Poreneinlassdurchmessers zum Poreninnendurchmesser mindestens 2,0 beträgt.
Dementsprechend dringt die Harzfilmschicht in die Poren ein und in derart engen Kontakt mit deren Wandung, dass die Poren auf der Oberfläche abgedichtet sind.
Eine Sinterlegierung gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung ist die des ersten Gesichtspunkts, wobei der Sinterlegierungskörper ein Lagerkörper ist.
Dementsprechend wird die Harzfilmschicht einstückig auf dem Lagerkörper bereit gestellt und dichtet die Poren auf ihm ab. Hierdurch werden die Gleiteigenschaften verbessert.
Eine Sinterlegierung gemäß einem dritten Gesichtspunkt der Erfindung ist die der ersten beiden Gesichtspunkte, wobei die Harzfilmschicht auf mindestens einer Stirnseite, bevorzugt mindestens einer der sich in Axialrichtung des Lagerkörpers gegenüberliegenden Stirnseiten des Lagerkörpers bereit gestellt ist.
Da die Harzfilmschicht als Scheibenelement dient, wird die Relativdrehung zwischen dem aus der Sinterlegierung hergestellten Lagerkörper und dem Scheibenelement aus Harzfilmschicht unterdrückt. Folglich gleitet entweder das Scheibenelement relativ zu und an anderen Scheiben oder einem Sprengring, wodurch der Abrieb des Scheibenelements aufgrund von Gleiten relativ zum Lagerkörper verhindert wird. Da die Poren an der Stirnseite des Lagerkörpers von dem Scheibenelement abgedichtet werden können, kann die Ölleckage aus der Stirnseite des Lagerkörpers wirksam verhindert werden.
Eine Sinterlegierung gemäß einem vierten Gesichtspunkt der Erfindung ist die der vorhergehenden Gesichtspunkte, wobei in der Harzfilmschicht ein Feststoffschmiermittel dispergiert ist.
Durch die Harzfilmschicht mit einem dispergierten Feststoffschmiermittel kann der Reibkoeffizient einfach gesenkt werden. Da die Harzschicht in Form einer Haftungs- oder Adhäsionsmatrix aufgebracht ist, kann das Scheibenelement außerdem verhältnismäßig viel Feststoffschmiermittel enthalten.
Eine Sinterlegierung gemäß einem fünften Gesichtspunkt der Erfindung ist die des vierten Gesichtspunkts, wobei das Feststoffschmiermittel 1 bis 40 Volumen % der Harzfilmschicht bildet.
Es ist nämlich schwierig, bei einem Feststoffschmiermittelanteil von weniger als 1 Volumen % eine den Abrieb verringernde Wirkung zu erzielen, während bei einem Feststoffschmiermittelanteil von mehr als 40 Volumen % die Festigkeit der Harzfilmschicht reduziert wird. Entsprechend ist durch Verwenden des in diesem Aspekt vorgeschlagenen Bereichs von 1 bis 40 Volumen % möglich, die abriebreduzierende Wirkung zu erzielen, ohne die Festigkeit der Harzfilmschicht zu reduzieren.
Ein Herstellungsverfahren einer Sinterlegierung gemäß einem sechsten Gesichtspunkt der Erfindung dient zum Herstellen der Sinterlegierung des ersten Gesichtpunktes und umfasst den Schritt des Ausbildens der Harzfilmschicht auf dem Sinterlegierungskörper, unter Verwenden einer Feststoffschmiermittelbeschichtung.
Obwohl der Sinterlegierungskörper aufgrund der Gegenwart von Poren auf seiner Oberfläche normalerweise einen großen Reibwiderstand aufweist, kann der Reibwiderstand durch Vorsehen der Harzfilmschicht mit dem Feststoffschmiermittel einfach reduziert werden. Außerdem dringt die Harzfilmschicht in die Poren ein. Durch den entstandenen engen Kontakt werden die Poren dann abgedichtet.
Ein Herstellverfahren einer Sinterlegierung gemäß einem siebten Gesichtspunkt der Erfindung ist das des sechsten Gesichtspunkts, bei dem der Sinterlegierungskörper ein Lagerkörper ist.
Entsprechend wird die Harzfilmschicht einstückig auf dem Lagerkörper bereit gestellt, und dichtet die Poren darauf ab. Hierdurch werden die Gleiteigenschaften verbessert.
Ein Herstellverfahren einer Sinterlegierung gemäß einem achten Gesichtspunkt der Erfindung ist das der sechsten und siebten Gesichtspunkte, bei dem die Harzfilmschicht auf mindestens einer Stirnseite, bevorzugt mindestens einer der sich in Axialrichtung des Lagerkörpers gegenüberliegenden Stirnseiten des Lagerkörpers bereit gestellt wird.
Da die im Lagerkörper integrierte Harzfilmschicht als Scheibenelement dient, wird die Relativdrehung zwischen dem aus der Sinterlegierung hergestellten Lagerkörper und dem Scheibenelement aus Harzfilmschicht unterdrückt. Folglich gleitet entweder das Scheibenelement relativ zu und an anderen Scheiben oder einem Sprengring, wodurch der Abrieb des Scheibenelements aufgrund von Gleiten relativ zum Lagerkörper verhindert wird. Da die Poren an der Stirnseite des Lagerkörpers von dem Scheibenelement abgedichtet werden können, kann die Ölleckage aus der Stirnseite des Lagerkörpers wirksam verhindert werden.
Ein Herstellverfahren einer Sinterlegierung gemäß einem neunten Gesichtspunkt der Erfindung ist das von irgendeinem der sechsten bis achten Gesichtspunkte, bei dem die Harzfilmschicht gegen den Sinterlegierungskörper gepresst wird, nachdem sie ausgebildet ist.
Das Pressen der Harzfilmschicht erleichtert das Eindringen der Harzfilmschicht in die Poren der porösen Körper, und verbessert folglich die Enge des Kontakts und die Dichtheit, wobei die Oberfläche auch geglättet wird. Dadurch wird die Notwendigkeit einer Bearbeitung zum vorläufigen Glätten vermieden.
Ein Herstellverfahren einer Sinterlegierung gemäß einem zehnten Gesichtspunkt der Erfindung ist das des neunten Gesichtspunkts, bei dem das Pressen durch Formgebung auf Maß, bevorzugt durch Kalibrieren erfolgt.
Entsprechend wird das Pressverfahren gleichzeitig mit der Formgebung des Sinterlegierungskörpers auf Maß ausgeführt, so dass nicht nur der enge Kontakt, oder die genaue Passung der Harzfilmschicht sondern auch das Glätten der Oberfläche erzielt wird.
Ein Herstellverfahren einer Sinterlegierung gemäß einem elften Gesichtspunkt der Erfindung ist das der sechsten bis achten Gesichtspunkte, bei dem die Harzfilmschicht durch das Aufdrucken der Feststoffschmiermittelbeschichtung gebildet wird.
Das Druckverfahren ermöglicht es, dass die Harzfilmschicht in die Poren eindringt und mit ihnen eine enge Verbindung eingeht, so dass die Poren an der Oberfläche abgedichtet werden.
Ein Herstellverfahren einer Sinterlegierung gemäß einem zwölften Gesichtspunkt der Erfindung ist das des elften Gesichtspunkts, bei dem das Druckverfahren ein Siebdruckverfahren ist.
Da die Harzfilmschicht durch ein Siebdruckverfahren bereit gestellt wird, kann mittels des Siebdruckverfahrens und im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren, z.B. dem Sprühbeschichtungsverfahren, auch eine verhältnismäßig dicke Harzfilmschicht ganz einfach ausgebildet werden. Ferner kann über das Siebdruckverfahren die Harzfilmschicht einfacher als über andere Verfahren in jedem gewünschten Muster ausgebildet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird jetzt auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verwiesen, in denen:
1 eine erläuternde Querschnittansicht ist, die einen Siebdruck gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 eine Querschnittansicht ist, die das Pressen einer Harzfilmschicht gegen eine Gleitfläche gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
3 eine mikrofotografische Ansicht eines Sinterlegierungskörper vor einem Maßformgebungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
4 ein Flussdiagramm ist, das ein Herstellverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
5 einen Schnitt eines Gleitelements gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
6 einen Schnitt eines Gewebes (engl.: „tissue") an einer Stirnseite des Gleitelements gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
7 eine Querschnittansicht des Maßformgebungsverfahrens gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
8 ein erläuterndes Diagramm der Oberflächenrauhigkeit einer Harzfilmschicht ist, in der 8(A) sie vor dem Maßformgebungsverfahren und 8(B) sie nach dem Maßformgebungsverfahren zeigt;
9 eine Draufsicht auf ein Gleitelement gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
10 eine Querschnittansicht des Gleitelements gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
11 eine erläuternden Querschnittansicht des Siebdruckverfahrens gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung ist;
12 eine teilweise vergrößerten Querschnittansicht eines Gleitelements gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung ist;
13 ein Flussdiagramm ist, das ein Herstellverfahren gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt;
14 ein Schnitt einer Welle und eines Sinterlagers gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung ist;
15 eine Querschnittansicht eines Gewebes (engl.: „tissue") an einer Grenzfläche zwischen einem Lagerkörper und einer Harzfilmschicht gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt;
16 eine erläuternde Querschnittansicht eines Siebdruckverfahrens gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung ist;
17 ein Schnitt einer Welle und eines Sinterlagers gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung ist;
18 ein Schnitt einer Welle und eines Sinterlagers gemäß der siebten Ausführungsform der Erfindung ist;
19 ein Schnitt einer Welle und eines Sinterlagers gemäß der achten Ausführungsform der Erfindung ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es folgt eine Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
In 1 bis 3, die eine erste Ausführungsform der Erfindung zeigen, kennzeichnet Bezugszeichen 1 einen Sinterlegierungskörper, dessen Porosität in dieser Ausführungsform in einem Bereich von 2 bis 35 Volumen % liegt. Der Sinterlegierungskörper 1 ist ein Gleitelement mit einer Gleitfläche 2, die unter Verwendung von Feststoffschmiermittelbeschichtung 110 oder ähnlichem mit einer aufgedruckten Harzfilmschicht 3 ausgebildet ist. Die so gebildete Harzfilmschicht 3 wird gegen die Gleitfläche 2 gedrückt, um die Harzfilmschicht 3 in engen Kontakt mit der Gleitfläche 2 zu bringen.
Der oben erwähnte Sinterlegierungskörper 1 besitzt Poren, jede mit einem Durchmesser von 10 bis 200 Mikrometern (vorzugsweise von 20 bis 100 Mikrometern) auf der Einlassseite (im Folgenden „Poreneinlassdurchmesser" genannt), und das Durchschnittsverhältnis des „Poreneinlassdurchmessers" zu dem „Poreninnendurchmesser" beträgt bei der jeweiligen Pore mindestens 2,0 (bevorzugt zwischen 2 und 20, weiter bevorzugt zwischen 5 und 20). Wie oben beschrieben ist, liegt die Porosität hierbei in dem Bereich von 2 bis 35 Volumen (vorzugsweise 10 bis 25 Volumen %).
Die vorgenannte Sinterlegierung 1 wird erzielt, indem überwiegend aus Metall gebildete Pulverwerkstoffe in einem vorgegeben Mischverhältnis gemischt sowie gut verschnitten (engt.: „blending") werden, und diese Mischung dann über Formgebung unter Ausüben eines vorgegebenen Drucks in einen Presskörper einer vorgegebenen Konfiguration geformt wird. Dann wird der Presskörper gesintert.
Für die die Harzfilmschicht 3 bildende Harzbeschichtung kann die Beschichtung der Feststoffschmiermittelschicht verwendet werden. Hierfür könnten Beschichtungsverfahren z.B. ein Becherverfahren sein, in dem ein zu beschichtender Gegenstand in einen Becher gelegt wird; danach wird die Feststoffschmiermittelschicht auf den Gegenstand gesprüht während er durch die Rotation bzw. das Schwingen des Bechers umgewälzt wird; ein Sprühverfahren, in dem die Feststoffschmiermittelschicht auf den Gegenstand aus einer Spritzpistole gesprüht wird; und ein Tauchverfahren, bei dem der Gegenstand in die Feststoffschmiermittelschicht eingetaucht wird. Wenn die Feststoffschmiermittelschicht auf einen begrenzten festgelegten Abschnitt auf einer Oberfläche des Gegenstands aufgebracht wird, kann auf dem Bereich, wo keine Beschichtung aufgebracht werden soll, eine Maske oder ähnliches benutzt werden. Die Maske wird nachher entfernt.
Die Feststoffschmiermittelschicht 110 zur Verwendung in Verbindung mit einem Druckverfahren ist diejenige, die durch das Dispergieren einer großen Anzahl feiner Feststoffschmiermittelpartikel in Bindemittellösung produziert wird. Die Bindemittellösung selbst wird durch das Lösen von Bindemittelharz in Lösungsmittel erzielt. Für solchen Bindemittelharz können Polyamid-Imidharz, Epoxidharz, Furanharz, Melaminharz, Acrylharz, Urethanharz oder ähnliches verwendet werden. Unter Berücksichtigung der Haftfähigkeit und der mechanischen Festigkeit ist es jedoch wünschenswert, ein Zweikomponentensystem aus aminhärtendem Epoxidharz zu verwenden. Als Lösungsmittel können Xylol, Toluen, Butanol, Isobutylethanol, Isopropanol, Dioxan, Methyl Ethyl Keton, N-Methyl-2-Pyrrolidon oder ähnliches verwendet werden. Als Feststoffschmiermittel dürfen PTFE (Polytetrafluorethylen, d.h. „Teflon" (eingetragene Marke)), PFA (Polytetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether Copolymer, d.h. „Teflon" (eingetragene Marke)), C (Graphit), MoS₂ (Molybdändisulfid), BN (Bornitrid), WF (Wolframfluorid) und TiN (Titannitrid) oder ähnliches verwendet werden, entweder alleine oder als Mischung. Der Feststoffschmiermittelschicht können Dispergiermittel, Antischaum, Stabilisator, feuerhemmendes Mittel, Härtungsbeschleuniger, Färbemittel oder ähnliches beigefügt werden.
Siebdruck ist eine der bevorzugten Druckverfahren. Siebdruck ist eine Art Schablonendruck. Wie in 1 dargestellt, werden vermaschte Seide, Nylon, Tetron oder Edelstahl auf einen Rahmen 111 gesetzt, um ein Sieb 112 zu bilden, das mit einer Schicht 113 zum Ausbilden eines Musters ausgebildet ist. In der Schicht 113 lässt ein Bereich die Feststoffschmiermittelschicht 110 oder Druckfarbe durch, und ein weiterer Bereich, lässt diese Substanzen nicht durch, so dass sie auf dem Sieb 112 mit einem Rakel oder Spachtel 114 herausgepresst werden, um auf der Oberfläche eines Gegenstands eine gewünschtes Muster zu drucken.
In vorliegenden Fall wird das Druckverfahren mit einem Spiel von 3 – 6 mm zwischen dem Sieb 112 und der Oberfläche des Gegenstands durchgeführt. Das Siebdruckverfahren ist dahingehend von Vorteil, dass die Klischeeherstellung einfach und kostengünstig ist, und dass eine Druckmaschine für das Verfahren einen einfachen Aufbau aufweist und einfach zu bedienen ist. Insbesondere wenn die Druckfarbe die Feststoffschmiermittelschicht 110 ist, wird die Trennung feiner Feststoffschmiermittelpartikel von hoher spezifischer Dichte verhindert, die auftreten könnte, weil die Feststoffschmiermittelschicht auf dem Sieb 112 ständig von dem Rakel 114 umgewälzt wird. Es ergibt sich der Vorteil, dass eine hochwertige Harzfilmschicht 3 erreicht werden kann. Außerdem ist das Siebdruckverfahren für das Drucken auf einer flachen Oberfläche geeignet, wie z. B. einer Stirnseite 11A.
Alldieweil sollten erfindungsgemäße Druckverfahren nicht auf das Siebdruckverfahren begrenzt werden, sondern es können auch andere Druckverfahren verwendet werden, wie z.B. Stempeldruck. Beim Stempeldruckverfahren kann die Harzfilmschicht 3 gedruckt werden, indem zunächst eine mit der Feststoffschmiermittelschicht 110 beschichtete Druckplatte und danach ein Abschriftstempel gegen den zu bedruckenden Gegenstand gedrückt wird, um auf diesem ein vorgegebenes Muster zu drucken. Sollte das Drucken der Feststoffschmiermittelschicht 110 über andere Druckverfahren als das Siebdruckverfahren ausgeführt werden, ist es wünschenswert, in dem Druckmittelfass der Druckmaschine ein Rührgerät bereitzustellen, und die Feststoffschmiermittelschicht 110 während des Druckverfahrens ständig umzurühren. Hierdurch kann verhindert werden, dass das Feststoffschmiermittel getrennt wird, bzw. sich absetzt. In der so gebildeten Harzfilmschicht 3 wird das Feststoffschmiermittel in einem Anteil von 1 bis 40 Volumen dispergiert.
Gemäß dem Siebdruckverfahren ist es möglich, die Stärke der aufgedruckten Feststoffschmiermittelschicht 110 in Abhängigkeit von der Stärke der im Muster ausgebildeten Schicht 113 festzustellen. Zum Beispiel wird die trockene Dicke nach dem Backen oder Einbrennen bei etwa 80°C für eine Druckschichtstärke von 200 Mikrometern ungefähr 60 bis 70 Mikrometer betragen.
Ein bevorzugtes Beispiel der Schmiermittelschicht 110 ist eine Mischung von 100 Gewichtsanteilen Siebdruckmittel für die Metallbeschichtung (Produktname: „SS25-000" von Toyo Ink Seizo K.K., Epoxidharz) und bevorzugt 10 bis 30 Gewichtsanteilen PTFE mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 20 bis 50 Mikrometern, der noch bevorzugt 5 bis 20 Gewichtsanteile exklusives Lösungsmittel beigefügt werden, um eine für das Drucken geeignete Viskosität zu erzielen. So kann die Druckfarbe für das Siebdruckverfahren erzielt werden.
In der Druckschicht wird das Feststoffschmiermittel mit geringer Oberflächenenergie der Oberflächenseite der Schicht ausgesetzt, was folglich die Dichte des Feststoffschmiermittels auf der Oberflächenseite der Harzfilmschicht 3 erhöht und ausgezeichnete Gleiteigenschaften bereitstellt.
Es ist bevorzugt, die Oberfläche des Sinterlegierungskörpers 1 vor dem Aufdrucken der Feststoffschmiermittelschicht 110 vollständig zu entfetten, um eine vorläufige Oberflächeneinstellung auszuführen. Sollte der Sinterlegierungskörper 1 auf Eisenwerkstoffen beruhen, kann die Oberflächeneinstellung im Hochofen oder ähnlich ausgeführt werden. Es ist ebenfalls bevorzugt, den Sinterlegierungskörper zum Zeitpunkt des Druckens der Feststoffschmiermittelschicht 110 vorzuheizen, um Feuchtigkeit aus der Oberfläche des Sinterlegierungskörpers 1 zu entfernen und die Langlebigkeit der Harzfilmschicht 3 zu verbessern. Obgleich die Harzfilmschicht 3 nach dem Drucken der Feststoffschmiermittelschicht 110 gebacken wird, ist es bevorzugt, die Harzfilmschicht 3 vor dem Backen vorübergehend zu trocknen, um die Harzfilmschicht 3 während der Beförderung zu einem Heizofen zu schützen.
Da die eine große Menge der in der Bindemittellösung verteilten feinen Feststoffpartikel aufweisende Festsstoffschmiermittelschicht 110 durch das Siebdruckverfahren aufgebracht wird, ist es möglich, das Druckverfahren in einfacher Weise und mit gesenkten Kosten auszuführen, im Vergleich zur Beschichtung mit einer Spritzpistole; die Auflösung der Schicht kann verhindert, und zugleich wird der Ausfall der Schicht reduziert. Hierdurch wird verhindert, dass die Feststoffschmiermittelschicht an unnötigen Bereichen haftet.
3 zeigt eine Mikroskopansicht (495-fache Vergrößerung) des Sinterlegierungskörpers 1 vor dem Kalibrieren. Die bevorzugte Festsstoffschmiermittelschicht ist Druckmittel zur Verwendung bei der Metallbeschichtung, z.B. „SS25-000" (Epoxidharz) und/oder „SS16-000" (Urethanharz) von Toyo Ink Seizo K.K.. PTFE wird in diesen dispergiert, und die resultierende Harzfilmschicht 3 umfasst 30 Volumen % von PTFE in einem verteilten Zustand. Es ist klar, dass die Feststoffschmiermittelschicht 3 in die Poren eindringt, in engem Kontakt zu deren Wandung, während die Oberfläche der Harzfilmschicht 3 bereits vor dem Kalibrieren relativ flach ist.
Nachdem der Sinterlegierungskörper auf die oben erwähnte Art und Weise einstückig mit der Harzfilmschicht 3 versehen wurde, wird die Harzfilmschicht 3 gegen die Gleitfläche 2 des Sinterlegierungskörpers 1 gepresst. Die Harzfilmschicht 3 kann beispielweise mit einem Pressmittel 4 gegen die Gleitfläche 2 gepresst werden, das an der Oberfläche der Harzfilmschicht 3 anliegt und sie auf die Gleitfläche 2 zu presst, wie in 2 dargestellt ist. Hierdurch tritt die Harzfilmschicht 3 in die Poren auf der Gleitfläche 2 ein und wird in engen Kontakt mit ihnen gebracht, wodurch die Notwendigkeit der Vorbereitung der Gleitfläche 2 (z.B. durch chemische Oberflächenbehandlung vor der Bildung der Harzfilmschicht 3 durch ein Druckverfahren) entweder eliminiert oder verringert wird.
Alldieweil ist es wünschenswert, dass die Dicke T der Harzfilmschicht 3 0,1 mm oder mehr beträgt.
In den 4 bis 7, die eine zweite Ausführungsform der Erfindung darstellen, werden dieselben Teile wie in der ersten Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet, und ihre ausführliche Beschreibung wird nicht wiederholt. Dasselbe gilt für jede der im Folgenden beschriebenen dritten und weiteren Ausführungsformen.
Nachdem ein hauptsächlich aus Metall gebildeter Pulverrohwerkstoff in einem voreingestellten Mischverhältnis gemischt, und die resultierende Mischung verschnitten ist (S1: Schritt 1), wird er in einen Presskörper einer vorbestimmten Form gebracht, indem unter Verwendung einer Presse (S2) ein voreingestellter Druck auf ihn aufgebracht wird. Dann wird der Presskörper einem Sinterverfahren (S3) unterzogen, um den Sinterlegierungskörper z.B. einen Lagerkörper 11 zu bilden. Danach wird die Feststoffschmiermittelschicht 110 auf eine Stirnseite 11A des Lagerkörpers (S4) aufgebracht, um die Harzfilmschicht 3 zu bilden. Der auf diese Weise mit der Harzfilmschicht 3 ausgebildete Lagerkörper 11 wird dem Kalibrieren (S5) als erneutes Formgebungsverfahren unterzogen und danach auf Fertiggröße gebracht. Durch dieses Kalibrieren (S5) wird die Harzfilmschicht 3 gegen die als Gleitfläche 2 dienende Stirnseite 11A gedrückt. Übrigens ist für das Aufbringen der Beschichtung (S4) ein Druckverfahren bevorzugt.
Der Lagerkörper 11 ist ein zylindrisch gesinterter Körper, der durch das Sintern eines durch die Kompaktierung metallischer Pulverrohwerkstoffe (wie z.B. Eisen und Kupfer) geformten Presskörpers geformt wurde. Der Lagerkörper 11 ist ein Gleitelement mit einem mittigen Durchgangsloch 12, der einen als rotierendes Element auf einer peripheren Innenseite durch das Durchgangsloch 12 fungierenden Axialkörper 13 drehbeweglich trägt. Bezugszeichen 14 zeigt einen einstückig an dem Axialkörper 13 befestigten Ring. Dieser Ring reguliert die Schubbewegung des Axialkörpers 13, indem er die auf der Stirnseite 11A des Lagerkörpers 11 gebildete Harzfilmschicht 3 berührt. Wie oben beschrieben ist, ist der Lagerkörper ein gesinterter Körper, der durch das Sintern eines Presskörpers erhalten wurde, der wiederum aus der Kompaktierung metallischer Pulverrohwerkstoffe, wie z.B. Eisen und Kupfer, gebildet wurde. Dieser Lagerkörper ist ein Öl rückhaltender Lagerkörper, der den gesinterten Körper mit Öl tränkt.
Was die Oberfläche der Stirnseite 11A des Lagerkörpers 11 betrifft, besitzt der Lagerkörper 11 eine Pore 101 mit einem Einlassdurchmesser φs in einem Bereich von 10 bis 200 μm (vorzugsweise 20 bis 100 μm), ähnlich der ersten Ausführungsform (siehe 6), und ein durchschnittliches Verhältnis des Poreneinlassdurchmessers ?s zu einem „Poreninnendurchmesser ϕi" beträgt in der Pore 101 mindestens 2,0 (bevorzugt zwischen 2 und 20, weiter bevorzugt zwischen 5 und 20). Wie oben beschrieben ist, liegt die Porosität in diesem Falle in dem Bereich von 2 bis 35 Volumen (vorzugsweise 10 bis 25 Volumen %).
Da viele der oben beschriebenen Poren 101 (offene Poren) existieren, wird es der Harzfilmschicht ermöglicht, in diese offenen Poren 101 einzudringen, was die Harzfilmschicht 3 nicht lösbar an dem Lagerkörper 11 befestigt. Ferner, da die auf der Stirnseite 11A des Lagerungskörpers 11 offenen Poren 101 von der Harzfilmschicht 3 abgedichtet werden, ist die Leckage des Schmiermittels dadurch verhindert. Außerdem wird die Schicht auf der Oberfläche des Lagerkörpers ohne jegliche chemische Behandlung durch ein Druckverfahren oder ähnliches aufgebracht. Dennoch tritt die Feststoffschmiermittelschicht 110 in die feinen Unregelmäßigkeiten 102 in der Oberfläche der Stirnseite 11A ein. Das Maßformgebungsverfahren erleichtert es insbesondere, dass die Harzfilmschicht 3 in die offenen Poren 101 und Unebenheiten 102 eintritt, wodurch die Dichtheit zwischen ihnen verbessert wird.
7 zeigt einen Kalibriermatrizensatz 21, der für das Maßformgebungsverfahren verwendet wird. Der Kalibriermatrizensatz 21 setzt voraus, dass die vertikale Richtung seine Axialrichtung ist (Längspressrichtung), und umfasst eine Matrize 22, eine Kernstange 23, einen Unterstempel 24 und einen Oberstempel 25. Die Matrize 22 ist im Wesentlichen zylindrisch, wobei die säulenartige Kernstange 23 koaxial zu ihr aufgestellt ist.
Der Unterstempel 24 weist auch eine im Wesentlichen zylindrische Form auf und passt derart von unten zwischen die Matrize 22 und die Kernstange 23, dass er sich frei nach oben und unten bewegen kann und auch einfach einzusetzen und herauszunehmen ist. Auch der Oberstempel 25 weist eine im Wesentlichen zylindrische Form auf und passt derart von oben zwischen die Matrize 22 und die Kernstange 23, dass er frei nach oben und unten bewegen kann und einfach einzusetzen und herauszunehmen ist. Wie in 7 dargestellt ist, wird der Lagerkörper 11 mit mittig im Durchgangsloch 12 positionierter Kernstange 23 in der Matrize 22 angeordnet; das Durchgangsloch 12 dient als Gleitfläche des Lagerkörpers 11. Dann wird der Lagerkörper 11 durch den Oberstempel 25 und den Unterstempel 24 von oben und unten gepresst, so dass der Lagerkörper 11 auf die richtige Größe korrigiert wird. Wegen des in diesem Moment ausgeübten Drucks wird die Harzfilmschicht 3 gegen die als Gleitfläche dienende Stirnseite 11A gedrückt.
8 zeigt die Oberflächenrauhigkeit der Harzfilmschicht 3. Für die Harzfilmschicht 3 wird eine Feststoffschmiermittelschicht verwendet, die eine Mischung von 100 Gewichtsanteilen Siebdruckmittel (Produktname: „SS25-000" von Toyo Ink Seizo K.K.) und 30 Gewichtsanteilen PTFE mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 50 Mikrometern umfasst. Die Feststoffschmiermittelschicht wurde zur Bildung der Harzfilmschicht auf die Stirnseite 11A gedruckt. Auch wurde beim Kalibrieren für 2 bis 3 Sekunden Druck von 100-300 MPa ausgeübt, so dass die Harzfilmschicht 3 gegen die Stirnseite 11A gepresst wurde.
Es sollte klar sein, dass 8(B) die Oberflächenrauhigkeit der Harzfilmschicht 3 vor dem Kalibrieren zeigt, während 8(A) sie nach dem Kalibrieren und die Reduzierung der Unebenheiten der Harzfilmschicht 3 und die Glätte der Schicht 3 zeigt.
Da die Harzfilmschicht 3 auf der Stirnseite 11 vorgesehen ist und durch die von den Ober- und Unterstempeln rechtwinklig zur Stirnseite 11A ausgeübten Presskräfte gepresst wird, ist die Dichtheit zwischen der Harzfilmschicht 3 und der Stirnseite 11A gewährleistet, was zugleich das Glätten der Harzfilmschicht 3 ermöglicht.
Die 9 bis 11 stellen die dritte Ausführungsform der Erfindung dar. Auch hier wird eine ausführliche Beschreibungen identischer Teile weggelassen.
Bei dieser Ausführungsform, die den Lagerkörper 11 (9) zeigt, sind zwei oder mehrere dynamischen Druck erzeugende Nuten 5 in Umfangsrichtung gleichweit beabstandet zwischen den Bogensegmenten 3A der Harzfilmschicht angeordnet. Es sollte beachtet werden, dass die dynamischen Druck erzeugenden Nuten 5 durch das nicht Vorhandensein der Harzfilmschicht definiert sind. Die dynamischen Druck erzeugenden Nuten 5 werden also durch nicht vorsehen der Harzfilmschicht gebildet und weisen je eine Tiefe auf, die der Dicke T der Harzfilmschicht 3 entspricht. Die Stirnseite 11A wird zu den dynamischen Druck erzeugenden Nuten 5 hin nach außen freigelegt, während die dynamischen Druck erzeugenden Nuten 5 sich zur Mitte hin verjüngen, so dass die Bogensegmente 3A der Harzfilmschicht 3 und die dynamischen Druck erzeugenden Nuten sich insgesamt wie ein Wirbel abwechseln. In einem solchen Fall ist es einfach, die dynamischen Druck erzeugenden Nuten durch Siebdrucken zu bilden, indem die Schicht 113 zum Bilden eines Musters dem gewünschten Muster der Harzfilmschicht 3 angepasst wird, wie in 11 dargestellt ist.
Das in den Poren des Lagerkörpers 11 enthaltene Schmiermittel sickert bei Drehung des den Lagerkörper 11 axial tragenden Axialkörpers 13 aus den Nuten heraus, wodurch sich zwischen der Innenumfangsfläche des Durchgangslochs 12 des Lagerkörpers 11 (die als Gleitfläche dient) und der Außenumfangsfläche des Axialkörpers 13, sowie zwischen der Stirnseite 11A des Lagerkörpers 11 und dem einstückig am Axialkörper befestigten Ring 14 ein Ölfilm bildet. Das heraus gesickerte Schmiermittel strömt bei Drehung des Axialkörpers 13 in dessen Drehrichtung, entlang der dynamischen Druck erzeugenden Nuten 5, die auf einer Seite des Lagerkörpers 11 in der relativ zum Ring 14 gleitenden Stirnseite 11A gebildet sind. So wird Druck produziert, der dynamischen Druck erzeugt, d.h. Öldruck in die den Axialkörper 13 tragende Richtung.
Wie hieraus entnehmbar ist, während das in den Poren des Lagerkörpers 11 enthaltenen Schmiermittel bei Drehung des Axialkörpers 13 aussickert, wird der mit der Harzfilmschicht abgedeckte Bereich der Stirnseite 11A vor Leckage des Schmiermittels geschützt, und die Leckage des Schmiermittels tritt nur in den in der Harzfilmschicht 3 gebildeten, dynamischen Druck erzeugenden Nuten 5 auf. Da der die Schubbewegung des Axialkörpers 13 regulierende Ring 14 nicht in unmittelbare Berührung mit dem Lagerkörper 11 sondern in direkten Kontakt mit der Harzfilmschicht 3 tritt, wird außerdem der Abrieb der Stirnseite 11A des Lagerungskörpers 11 (die als Gleitfläche relativ zum Ring 14 dient) unterdrückt. Hierdurch wird schließlich der Abrieb der dynamischen Druck erzeugenden Nuten 5 verhindert, da diese von der Harzfilmschicht gebildet werden. Als Folge hiervon ist es möglich, den dynamischen Druck in den Nuten 5 hoch zu halten. Da die die dynamischen Druck erzeugenden Nuten 5 bildende Harzfilmschicht 3 auf dem Lagerkörper 11 über ein Beschichtungsverfahren wie Drucken ausgebildet wird, können die Nuten 5 ferner im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, z.B. spanend unter Verwendung einer NC-Drehbank oder Rollen, äußerst einfach gebildet werden. Zudem wird die Kompaktierungsgenauigkeit der dynamischen Druck erzeugenden Nuten 5 verbessert, und dadurch wird eine ausgezeichnete Staudruckeigenschaft realisiert. Praktisch kann die Harzfilmschicht 3 durch Verwenden des Siebdruckverfahrens in beliebiger Form ausgebildet werden.
Zusätzlich zu den obengenannten Vorteilen der vorstehenden Ausführungsformen ist die vorliegende Ausführungsform ist insbesondere dahingehend von Vorteil, dass das Verfahren zum Bilden der dynamischen Druck erzeugenden Nuten 5 einfach ausgeführt wird, da der Lagerkörper 11 mit der Harzfilmschicht 3 unter Verwendung eines Druckverfahrens geformt wird, während die dynamischen Druck erzeugenden Nuten 5 aus Leerstellen im Druckverfahren gebildet werden.
In 12, die eine vierte Ausführungsform der Erfindung zeigt, wird die Harzfilmschicht 3 im Durchgangsloch 12 des Lagerkörpers 11 (das als Gleitfläche dient) durch ein Beschichtungsverfahren, wie z.B. das Druckverfahren, ausgebildet. Wegen der Harzfilmschicht 3, in der das Feststoffschmiermittel verteilt ist, kann folglich die Reibung zwischen dem Durchgangsloch 12 und dem Axialkörper 13 reduziert werden.
Da die Harzfilmschicht 3 im Durchgangsloch 12 des Lagerkörpers 11 bereitgestellt ist, dessen Porosität von 2 bis 35 % beträgt, kann die Reibung zwischen dem Axialkörper 13 und dem Durchgangsloch 12 als Gleitfläche reduziert werden, wodurch dasselbe Ergebnis und dieselbe Wirkung wie in den früheren Ausführungsformen erzielt wird.
In den 13 – 16, die eine fünfte Ausführungsform der Erfindung zeigen, umfasst der Sinterlagerkörper 10 einen Lagerkörper 11, der durch das Sintern eines Presskörpers aus kompaktierten Pulverwerkstoffen gebildet ist, sowie eine Harzfilmschicht 3, die über ein Harzbeschichtungsverfahren einstückig mit der Stirnseite 11A des Lagerkörpers 11 ausgebildet ist (wobei die Harzfilmschicht 3 in dieser Ausführungsform als Scheibenelement 14 dient). Das Sinterlager 10 trägt drehbeweglich die Welle S, und hält das Schmiermittel im Lagerkörper 11 (der aus dem Sinterlegierungskörper besteht) zurück. Dies ermöglicht es, dass das Schmiermittel durch Drehen der Welle aus einer Innenumfangsfläche 11B strömt. Die Welle S ist in der in 14 angedeuteten Pfeilrichtung einem Axialdruck ausgesetzt, während ein Sprengring R in der Welle S sitzt, über zwei oder mehrere Scheiben WA, WB, WC an dem Sinterlager 10 anliegt, und in dieser Weise ihre Schubbewegungen reguliert. Das Sinterlager 10 ist ein sogenanntes Kugellager, das zur automatischen Kernjustierung dient, da eine Seitenfläche 11C sphärisch geformt ist.
Der Lagerkörper 11 ist ein zylindrischer Sinterkörper, der durch das Kompaktieren metallischer Pulverwerkstoffe, wie z.B. Eisen und Kupfer, und danach das Sintern eines so geformten Presskörpers ausgebildet wird.
Da es in der Stirnseite 11A des Lagerkörpers 11 viele Poren (offene Poren) gibt, wie in 15 gezeigt ist, wird es der Harzfilmschicht 3 ermöglicht, in diese Poren einzutreten, und so die (aus der Harzfilmschicht 3 hergestellte) Scheibe 14 unlösbar am Lagerkörper 11 zu befestigen. Da die zur Stirnseite 11A des Lagerkörpers 11 offenen Poren von der Scheibe 14 abgedichtet werden, wird verhindert, dass Schmiermittel aus ihnen heraus leckt.
Für die das Scheibenelement 14 bildende Harzschicht kann eine Mischung aus bestimmten Harzen mit Haftungseigenschaften, die als Haftungsmatrix verwendet werden, und bestimmten Feststoffschmiermitteln verwendet werden. Für das Feststoffschmiermittel kann dasjenige Schmiermittel verwendet werden, das die Schmierungseigenschaften des aus der Harzfilmschicht 3 produzierten Scheibenelements verbessert. Z.B. können PTFE („Teflon", eingetragene Marke), C (Graphit), MoS₂ (Molybdän Disulfid), BN (Bornitrid), WF (Wolframfluorid) und TiN (Titannitrid) oder ähnliches verwendet werden, entweder allein oder als Mischung.
Das erfindungsgemäße Feststoffschmiermittel umfasst harte Partikel, die Schmierungseigenschaften verleihen, z.B. Sericit. Als Alternative kann Harz, das selbst Schmierungseigenschaften besitzt, ohne Mischen mit dem Feststoffschmiermittel aufgebracht werden, um das Scheibenelement 14 zu bilden. Während eine Beschichtung verwendet wird, um die Harzfilmschicht 3 zu bilden, können verschiedene Verfahren eingesetzt werden, insoweit sie es ermöglichen, die Harzfilmschicht 3 auf der Stirnseite 11A auszubilden. Übrigens sollte die Dicke T des Scheibenelements 14 vorzugsweise 0,1 mm oder mehr betragen.
Die Dicke T wird von der Entfernung zwischen der Stirnseite 11A und der Außenseite des Scheibenelements 14 bestimmt. Das Scheibenelement 14 besitzt einen Innendurchmesser, der derart größer als der Außendurchmesser der Welle S ist (d.h.
Spielpassung), dass die Innenumfangsfläche 12A nicht auf der Umfangsfläche der Welle S gleitet, während der Außendurchmesser des Scheibenelements 14 so groß wie möglich geformt ist. Da das Scheibenelement 14 so geformt ist, dass die Innenumfangsfläche 12A keinen Kontakt zur Außenumfangsfläche der Welle S hat, heißt das, dass es keiner in der Drehrichtung der Welle S entwickelten Kraft ausgesetzt ist. Da der Außendurchmesser des Scheibenelements 14 größer als die das Scheibenelement unmittelbar berührende Scheibe WC ausgebildet ist, wird außerdem der Abrieb der Scheibe WC wegen Kontaktieren und Gleiten auf der Stirnseite 11A des Lagerkörpers 11 verhindert.
Nachdem das von der Harzfilmschicht 3 gebildete Scheibenelement 14 auf diese Weise einstückig auf dem Lagerkörper geformt wurde, wird das Kalibrieren ausgeführt, um zu ermöglichen, dass das Sinterlager 10 die richtige, vorherbestimmte Größe erhält, und danach dem Lagerkörper 11 Öl zugeführt, um ihn mit Öl zu tränken.
Inzwischen wird die Scheibe WA in die Welle S gedrückt, und der Sprengring R sowie die Scheibe WA werden zusammen gedreht, während die Scheiben WB und WC mit Spiel auf die Welle S gebracht sind, wodurch es ermöglicht ist, die Gleitflächen ausschließlich auf Kontaktoberflächen zwischen angrenzenden Harzen zu begrenzen, wie z.B. eine Kontaktoberfläche zwischen der Scheibe WC und dem Scheibenelement 14, und das Gleiten zwischen der Scheibe WA und dem Sprengring R unterdrückt wird. Dadurch wird der Abrieb der Scheibe WA reduziert.
Da nach der vorliegenden Ausführungsform das aus der Harzfilmschicht 3 gebildete Scheibenelement 14 einstückig auf mindestens einer der Stirnseiten 11A des Lagerkörpers 11 bereit gestellt ist, und das Scheibenelement 14 dadurch in dem Lagerkörper 11 integriert ist, wird die Relativdrehung zwischen dem aus Sinterlegierungen hergestellten Lagerkörper 11 und dem aus Harz hergestellten Scheibenelement 14 unterdrückt. Stattdessen findet das Gleiten zwischen dem Scheibenelement 14 und den anderen Scheiben, oder zwischen dem Scheibenelement 14 und dem Sprengring R statt. So wird der Abrieb des Scheibenelements 14 wegen des Gleitens relativ zum Lagerkörper 11 verhindert. Da das Scheibenelement 14 die Poren auf der Stirnseite 11A des Lagerkörpers 11 abdichten kann, kann außerdem die Ölleckage von der Stirnseite 11A des Lagers wirksam verhindert werden.
Wie oben beschrieben ist, werden die Schmierungseigenschaften verbessert, da in dieser Ausführungsform das Scheibenelement 14 das Feststoffschmiermittel umfasst. Da die Harzschicht in Form einer Haftungsmatrix aufgebracht wird, kann das Scheibenelement 14 relativ viel Feststoffschmiermittel enthalten.
Auch nach der vorliegenden Ausführungsform wird ein Verfahren zur Herstellung eines Sinterlagers vorgesehen. Das Sinterlager umfasst: den Lagerkörper 11, der durch das Sintern eines durch Kompaktieren von Pulverwerkstoffen erzielten Presskörpers gebildet wird; und das aus der Harzfilmschicht 3 hergestellte Scheibenelement 14, wobei das Scheibenelement 14 auf mindestens einer der Stirnseiten 11A des Lagerkörpers 11 vorgesehen ist und gebildet wird, indem das Feststoffschmiermittel enthaltende Harz darauf aufgebracht wird.
Entsprechend bildet das Scheibenelement 14 eine Einheit mit dem Lagerkörper 11, so dass die Relativdrehung zwischen dem aus der Sinterlegierung hergestellten Lagerkörper 11 und dem aus Harz hergestellten Scheibenelement 14 unterdrückt wird. Stattdessen findet das Gleiten zwischen dem Scheibenelement 14 und den anderen Scheiben oder zwischen dem Scheibenelement 14 und dem Sprengring R statt. Dadurch wird der Abrieb des Scheibenelements 14 aufgrund des Gleitens am Lagerkörper 11 verhindert. Da das Scheibenelement 14 die Poren auf der Stirnseite 11A des Lagerkörpers 11 abdichten kann, kann darüber hinaus die Ölleckage von der Stirnseite 11A des Lagers effektiv verhindert werden. Zusätzlich werden wegen des im Scheibenelement 14 enthaltenen Feststoffschmiermittels die Schmierungseigenschaften verbessert. Da die Harzschicht in Form einer Haftungsmatrix aufgebracht wird, kann zusätzlich das Scheibenelement 14 relativ viel Feststoffschmiermittel aufweisen.
Natürlich kann die vorliegende Ausführungsform dieselben Vorteile und Wirkungen wie die vorhergehenden Ausführungsformen entwickeln, die den ersten bis zwölften Ausführungsformen der Erfindung entsprechend, zusätzlich zu den oben genannten, für diese Ausführungsform spezifischen Vorteilen.
Es wird auch angemerkt, dass die vorliegende Ausführungsform dahingehend von Vorteil ist, dass die Sinterlagerung 10 einschließlich des Scheibenelements 14, in genauen Abmessungen gefertigt werden kann, da das Maßformgebungsverfahren, insbesondere das Kalibrieren, nach dem Bereitstellen des Scheibenelements 14 im Lagerkörper 11 ausgeführt wird.
In bezug auf 17, die eine sechste Ausführungsform der Erfindung zeigt, besteht das Scheibenelement aus zwei Lagen oder Schichten, d.h. den Harzfilmschichten 3 und 3' auf der Stirnseite 11A. Am Anfang wird die erste Schicht (d.h. die Harzfilmschicht 3) auf der Stirnseite 11A ausgebildet, und dann wird auf der ersten Schicht 3 die zweite Schicht (d.h. die Harzfilmschicht 3') gebildet. Die Dicke T des Scheibenelements 14 kann hoch sein, indem die Harzfilmschichten derart mehrlagig ausgebildet werden. Außerdem kann eine gewünschte Leistung des Dichtungsrings, z.B. gute Schmierungseigenschaften, erzielt werden, indem das Schmiermittel mindestens in derjenigen Harzfilmschicht 3' vorgesehen wird, die der Oberfläche ausgesetzt ist.
Bezüglich 18, die eine siebte Ausführungsform der Erfindung darstellt, ist eine Sinterlagerung 30 der Ausführungsform ein selbstausrichtendes Lager, dessen das Gehäuse H berührende Oberfläche im Wesentlichen kugel- oder tonnenförmig ist. Es ist ein Scheibenelement 32 bereitgestellt, das den unteren Teil des Lagerkörpers 31 (der Sinterlegierungskörper) von einer unteren Stirnseite 31A bis zu einem unteren Teil seiner Seitenfläche 31D bedeckt. Ferner ist ein Scheibenelement 33 bereitgestellt, das den oberen Teil des Lagerkörpers 31 von einer oberen Stirnseite 31C bis zu einem oberen Teil seiner Seitenfläche 31D bedeckt. Diese Scheibenelemente 32 und 33 sind über Beschichten mit Harz einstückig auf dem Lagerkörper 31 aufgebracht und relativ zum Gehäuse H von einer Federscheibe WD unter Druck gehalten.
Die Scheibenelemente 32 und 33 bestehen je aus einer einzigen Schicht oder aus mehreren Schichten der Harzfilmschicht 3, wie das oben genannte Scheibenelement 14. Die Scheibenelemente 32 und 33 sind beide derart befestigt, dass der Lagerkörper 31 entsprechend von der unteren Stirnseite 31A bis zum unteren Teil der Seitenfläche 31D und von der oberen Stirnseite 31C bis zum oberen Teil der Seitenfläche 31D bedeckt ist. Hierdurch werden die gegenüberliegenden Stirnseiten 30C und 30A und Seitenflächen 30B des Sinterlagers 30 gebildet. Die Scheibenelemente 32 und 33 sind wie in den vorhergehenden Ausführungsformen wegen des Eintritts des flüssigen Harzes in die offenen Poren auf der Stirnseite 31A des Lagerkörpers 31 fest an diesem angebracht.
Das so gebildete Sinterlager 30 wird relativ zum Gehäuse H durch die aus einem metallischen Werkstoff hergestellte Federscheibe WD unter Druck gehalten. Diese Federscheibe weist Federeigenschaften wie eine Kupferplatte auf, so dass sie selbstausrichtend ist. Beim Sinterlager 30 der vorliegenden Ausführungsform wird es der Federscheibe WD ermöglicht, an dem aus Harz hergestellten Scheibenelement 33 anzuliegen. Dies bedeutet, dass es das aus Harz hergestellte Scheibenelement 32 ist, das gegen das Gehäuse H gepresst wird, wodurch die Reibung des Sinterlagers 30 relativ zum Gehäuse H und zur Federscheibe WD reduziert und die Selbstausrichtung des Lagers ohne Weiteres verwirklicht wird.
Es sollte beachtet werden, dass die Harzschicht bei diesem Sinterlager 30 nicht auf den mittleren Teil der Seite 31D des Lagerkörpers 31 aufgebracht ist, und deswegen die gesinterte Oberfläche bereichsweise nach außen freigelegt ist. Diese gesinterte Oberfläche dient als Ölnachfüllfläche 30B, um das Sinterlager 30 (Legierungskörper 31) mit Öl zu versorgen. Das Versorgen mit Öl kann über einen Nachfüllmechanismus F stattfinden, der z.B. aus Filz hergestellt ist und entlang dem Außenumfang des Sinterlagers 30 gelegen ist. Falls das in dem Sinterlager 30 enthaltene Schmiermittel z.B. wegen Verbrauch durch die Drehung der Welle S oder wegen Ölleckage abnimmt, kann das Schmiermittel dem Sinterlager 30 (Lagerkörper 31) vom Ölnachfüllmechanismus F durch die Ölnachfüllfläche 30B zugeführt werden, wo kein Harz befestigt ist.
In Bezug auf 19, die eine achte Ausführungsform der Erfindung zeigt, weist das Sinterlager 34 der vorliegenden Ausführungsform nicht die für die siebte Ausführungsform beschriebene Ölnachfüllfläche 30B auf, sondern es ist die einzelne bzw. es sind die mehrlagigen Harzfilmschichten 3 ausgebildet, um beide Stirnseiten 35A, 35C sowie die Seitenfläche 35B vollständig abdeckt. Mit diesem Aufbau kann dank eines Scheibenelements 36 verhindert werden, dass das Schmiermittel aus beiden Stirnseiten 35A, 35C sowie der Seitenfläche 35B des Lagerkörpers 36 sickert. So wird die Notwendigkeit eines Mechanismus zum Nachfüllen von Öl vermieden und die Struktur um das Lager wird vereinfacht.
Es sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen begrenzt ist. Verschiedene Modifikationen sind im Rahmen dieser Erfindung möglich. Harze und Feststoffschmiermittel sollten nicht auf die beschriebenen Exemplare begrenzt werden, sondern es können verschiedene Arten verwendet werden. Die Sinterlegierung der Erfindung gilt auch für verschiedene andere Konfigurationen.
Wie man aus dieser Beschreibung entnehmen kann, stellt die vorliegende Erfindung eine Sinterlegierung bereit, die das Reduzieren des Reibkoeffizienten sowie die Abdichtung von Poren auf einer Oberfläche ermöglicht, sowie ein Verfahren zum Herstellen dieser Legierung. Die Erfindung gilt auch für gleitende Komponenten wie z.B. Lager.

Claims

Sinterlegierung (10) mit einem Sinterlegierungskörper (1), der durch die Kompaktierung und das nachfolgende Sintern von Pulverwerkstoffen gebildet ist, wobei der Sinterlegierungskörper (1) eine Harzfilmschicht (3) und Poren (101) aufweist, die Poren (101) eine Porosität im Bereich von 2 bis 35 Volumen % bestimmen, jede Pore einen Einlassbereich sowie einen Innenbereich aufweist und somit einen Poreneinlassdurchmesser sowie einen Poreninnendurchmesser bestimmt, der Poreneinlassdurchmesser im Bereich von 10 bis 200 μm liegt, und das durchschnittliche Verhältnis des Poreneinlassdurchmessers zum Poreninnendurchmesser mindestens 2,0 beträgt.
Sinterlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sinterlegierungskörper (1) ein Lagerkörper (11) ist.
Sinterlegierung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Harzfilmschicht (3) auf zumindest einer der sich in Axialrichtung des Lagerkörpers (11) gegenüberliegenden Stirnseiten des Lagerkörpers bereit gestellt ist.
Sinterlegierung (10) nach einem der Ansprüche 1 – 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Harzfilmschicht (3) ein Feststoffschmiermittel dispergiert ist.
Sinterlegierung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Feststoffschmiermittel 1 bis 40 Volumen % der Harzfilmschicht (3) bildet.
Verfahren zum Herstellen einer Sinterlegierung (10) mit einem Poren (101) aufweisenden Sinterlegierungskörper (1), wobei die Poren (101) eine Porosität im Bereich von 2 bis 35 Volumen % bestimmen, jede Pore einen Einlassbereich sowie einen Innenbereich aufweist und somit einen Poreneinlassdurchmesser im Bereich von 10 bis 200 μm sowie einen Poreninnendurchmesser bestimmt, und das durchschnittliche Verhältnis des Poreneinlassdurchmessers zum Poreninnendurchmesser mindestens 2,0 beträgt, umfassend den Schritt des Ausbildens der Harzfilmschicht auf dem Sinterlegierungskörper, unter Verwenden einer Feststoffschmiermittelbeschichtung.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sinterlegierungskörper ein Lagerkörper ist.
Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch den Schritt des Ausbildens der Harzfilmschicht auf zumindest einer der sich in Axialrichtung des Lagerkörpers gegenüberliegenden Stirnseiten des Lagerkörpers.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ausbilden der Harzfilmschicht die Harzfilmschicht gegen den Sinterlegierungskörper gepresst wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Pressen über ein Maßformgebungsverfahren (S5), bevorzugt über Kalibrieren ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Harzfilmschicht (3) durch Drucken (S4) der Feststoffschmiermittelschicht (110) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckverfahren (S4) ein Siebdruckverfahren ist.