DE112010002036T5 - Sintermetalllager, Wellenorgan für eineGleitlagereinheit und Gleitlagereinheit, die mit dem genannten Wellenorgan versehen ist - Google Patents

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Abstract

Ein Sintermetallgleitlager (1) weist eine Gleitfläche (3) für die Bewegung relativ zu einer Welle (2) auf. Das Sintermetalllager (1) umfasst: einen Sintermetalllagerkörper (5), bestehend aus einem Metallgemisch, das sich vom Metallgemisch der Welle (2) unterscheidet und eine große Zahl innerer Poren (4) aufweist; und einen Harzfilm (6), der in bestimmten Bereichen einer Oberfläche des Sintermetalllagerkörpers (5) ausgebildet ist und die Gleitfläche (3) bildet. Der Harzfilm (6) ist derart ausgebildet, dass Oberflächenöffnungen (7), die mit der großen Zahl innerer Poren (4) in Verbindung stehen, offen gehalten werden und Harzfilmteile (10) sich in Abhängigkeit von der relativen Gleitbewegung relativ zur Welle (2) vom Sintermetalllagerkörper 5 ablösen, um an einer Oberfläche der Welle (2) anzuhaften. Außerdem wird ein Wellenorgan (13) zur Verwendung in einer Gleitlagereinheit verwendet; indem es in ein Sintermetallgleitlager eingefügt wird (Sintermetalllager 12), das überwiegend ein Kupfergemisch (19) aufweist, oder das Kupfergemisch (19) und ein Eisengemisch (20), wobei das Wellenorgan (13) eine Gleitfläche 14 für die Bewegung relativ zu einem Sintermetalllager (12) umfasst. Das Wellenorgan (13) umfasst: einen Wellenkörper (17) aus Metall; und einen Harzfilm (18), der in bestimmten Bereichen einer Oberfläche des Wellenkörpers (17) aus Metall ausgebildet ist und die Gleitfläche (14) bildet. Der Harzfilm (18) besteht aus einem Harz mit besseren Hafteigenschaften gegenüber dem Wellenkörper (17) aus Metall, als gegenüber dem Kupfergemisch (19), und der Harzfilm (18) löst sich nur teilweise in Abhängigkeit von der Gleitbewegung relativ zum Sintermetalllager (12) vom Wellenkörper (17) aus Metall ab.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung der vorliegenden Anmeldung betrifft ein Sintermetalllager, ein Wellenorgan für eine Gleitlagereinheit und eine Gleitlagereinheit, die mit dem Wellenorgan versehen ist, und insbesondere ein Sintermetalllager und ein Wellenorgan für eine Gleitlagereinheit, die bei niedrigen Temperaturen außergewöhnlich geräuscharm sind, und eine Gleitlagereinheit, die mit dem Wellenorgan versehen ist.
  • Technischer Hintergrund
  • Ein Beispiel für ein Lager, das für den Gebrauch als Gleitlager geeignet ist, ist ein Sinterlager mit Ölrückhaltung. Im Sinterlager mit Ölrückhaltung wird ein Schmieröl in innere Poren eines Lagers aus Sintermetall (Sintermetalllager) eingebracht. Lager dieser Art sind im Gebrauch außerordentlich geräuscharm im Vergleich zu Kugellagern oder Ähnlichem und können zu marktgerecht niedrigen Kosten hergestellt werden. Lager dieser Art sind daher nicht nur für den Gebrauch in Industriemaschinen geeignet, sondern auch in Antriebssystemen von Geräten, die einen Einfluss auf den Komfort bei manuellem Betrieb haben, wie etwa in kleinen Elektromotoren von Kraftfahrzeugen, Büromaschinen, Haushaltsgeräten und dergleichen.
  • Übrigens tritt in dem Fall, in dem das oben erwähnte Sintermetalllager angewandt wird, beispielsweise in kleinen Elektromotoren, wenn der Motor gestoppt und wieder in Betrieb genommen wird, nachdem er sich lange Zeit in einer Umgebung mit niedriger Temperatur befand, in einigen Fällen außergewöhnlicher Lärm auf, der als Quietschen bezeichnet wird. Es wird angenommen, dass das Quietschen durch Verringerung des Schmieröls auf der Gleitfläche entsteht, wobei das Schmieröl dadurch verringert wird, dass es bei niedrigen Temperaturen aufgrund eines höheren linearen Ausdehnungskoeffizienten des Schmieröls gegenüber dem eines Lagerkörpers aus Sintermetall ins Lager zurückgezogen wird.
  • Bislang wurde eine große Zahl an Gegenmaßnahmen gegen Probleme dieser Art vorgeschlagen. So beschreibt beispielsweise Patentliteratur 1 (siehe unten) einen Versuch, eine Entstehungsfrequenz des Quietschens durch Anpassung der Zusammensetzung eines Sintermetallgemisches, der Luftdurchlässigkeit und der Viskosität des Schmieröls im Sinterlager mit Ölrückhaltung zu verringern.
  • Weiterhin beschreibt Patentliteratur 2 (siehe unten), dass ein Versuch gemacht wurde, die Verringerung des Schmieröls bei niedrigen Temperaturen durch Anpassung eines Prozentsatzes an Oberflächenöffnungen zu reduzieren, von denen jede über eine bestimmte Fläche der Lageroberfläche bezogen auf die Größe eines Zwischenraumes zwischen dem Lager mit Ölrückhaltung und einer Welle (Lagerspiel) verfügt.
  • Das in Patentliteratur 1 (siehe unten) beschriebene Verfahren wurde jedoch nur unter der Voraussetzung erfunden, eine geeignete Menge eines Schmieröls auf der Gleitfläche zu belassen. Daher ist es schwierig, eine ausreichende Wirkung zu erreichen, wenn die Viskosität des Schmieröls hoch ist. Außerdem ist es in dem in Patentliteratur 2 (siehe unten) beschriebenen Verfahren schwierig, die Entstehung des Quietschens in einem ursprünglich erwarteten Maß zu verhindern. Dies liegt daran, dass die Formen der Oberflächenöffnungen in der Lageroberfläche in Abhängigkeit von der rotierenden Gleitbewegung der Welle variieren, und wenn sich das Lagerspiel aufgrund des Fortschreitens des Lagerverschleißes ändert, unterscheiden sich die Formen der Oberflächenöffnungen von denen in einem Anfangszustand.
  • Beispielsweise wird, wie etwa in Patentliteratur 3 (siehe unten), zur Verhinderung einer Verringerung der Rotationseffizienz, die durch Verringerung des Schmieröls bedingt ist, und zur Erhöhung der Lebensdauer in einigen Fällen ein nicht poröser Harzfilm in einem Teil der Gleitfläche des Sinterlagers mit Ölrückhaltung ausgebildet. In diesem Sinterlager mit Ölrückhaltung wird durch Ersetzen eines Teils der Gleitfläche aus Sintermetall durch eine Harzgleitfläche ohne Öffnungsbereiche der Metallkontakt mit der Welle verringert und es wird verhindert, dass Öl in das Lager austritt. Dieser Aufbau steht jedoch hinter dem von Sinterlagern mit Ölrückhaltung gegenüber der Lebensdauer in einer Umgebung mit hoher Temperatur zurück. Außerdem werden vor allem die Öffnungen in der Lageroberfläche durch den Harzfilm geschlossen und dementsprechend nicht ausreichend Schmieröl zugeführt, was zur Gefahr einer Beeinträchtigung der Gleitfähigkeit führen kann.
  • Beispielsweise beschreibt Patentliteratur 4 (siehe unten) ein Sinterreiborgan (Kupplung), in dem ein Harzfilm, der einen Festschmierstoff enthält, in einem Oberflächenteil eines porösen Sinterkörpers ausgebildet wird, wobei verhindert wird, dass Löcher des Sinterkörpers geschlossen werden, und der Harzfilm und ein Gegenorgan gleiten relativ zu einander in einem Schmieröl. Wenn also dieser Aufbau auf das Sinterlager mit Ölrückhaltung anwendbar ist, scheint das Schmieröl der Oberfläche des Harzfilms zugeführt werden zu können, um als Gleitfläche zu dienen, während Berührung des Sintermetall- und des Gegenorgans vermieden wird. Auch mit diesem Aufbau wird jedoch das Öl tatsächlich weiterhin bei niedriger Temperatur in das Lager gezogen. In diesem Fall ist erforderlich, das Gegenorgan nur auf dem Harzfilm zu lagern. Außerdem wird in Patentliteratur 4 (siehe unten) der Harzfilm in das Reiborgan eingeführt, um den Festschmierstoff daran zu hindern, abzutropfen. Die den Festschmierstoff enthaltende Harzfilm muss also über eine relative große Dicke verfügen, was zu Schwierigkeiten bei einer Bedeckung unter Erhaltung kleiner Löcher führt (Löcher werden durch das Harz geschlossen). Außerdem ist die Elastizität geringer, als die der metallischen Gleitfläche, und die mikroskopische Kontaktfläche steigt. Es besteht also als Nachteil die Gefahr, dass der Reibungskoeffizient höher wird.
  • Außerdem können die oben erwähnten Probleme mit Quietschgeräuschen nicht nur zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme bei geringer Temperatur auftreten, sondern auch in verschiedenen anderen Situationen. Beispielsweise erzeugen Kopiergeräte in Büros, die über einen langen Zeitraum benutzt werden, in einigen Fällen dauernd ein Quietschgeräusch. Insbesondere ist in vielen Fällen in Abhängigkeit von der Arbeitsumgebung in Büros und dergleichen Geräuschlosigkeit erforderlich. Daher gibt es einen erheblichen Bedarf an Maßnahmen zur Verhinderung von Quietschgeräuschen.
  • Literaturliste
    • Patentliteratur 1: JP 2003-120674 A
    • Patentliteratur 2: JP 2004-138215 A
    • Patentliteratur 3: JP 2002-39183 A
    • Patentliteratur 4: JP 2000-130484 A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technische Probleme
  • Angesichts der oben erwähnten Umstände ist ein erstes technisches Ziel, das in dieser Schrift beschrieben wird, ein Sintermetalllager zu schaffen, das in der Lage ist, die Entstehung außergewöhnlichen Lärms, wie etwa von Quietschgeräuschen, zu verhindern und dabei gute Gleiteigenschaften bietet.
  • Außerdem ist angesichts der oben erwähnten Umstände ein zweites technisches Ziel, das in dieser Schrift beschrieben wird, in den Gleitlagern dieser Art die Entstehung außergewöhnlichen Lärms, wie etwa Quietschen, zu verhindern und dabei gute Gleiteigenschaften zu bieten.
  • Lösungen der Probleme
  • Das erste oben erwähnte technische Ziel wird durch ein Sintermetalllager nach einer ersten Erfindung der vorliegenden Anmeldung erreicht. Diese besteht darin, dass das Sintermetalllager umfasst: eine Gleitfläche für eine Welle; einen Sintermetalllagerkörper, bestehend aus einem Metallgemisch, das sich vom Metallgemisch der Welle unterscheidet und eine große Zahl innerer Poren aufweist und einen Harzfilm, der in bestimmten Bereichen einer Oberfläche des Sintermetalllagerkörpers ausgebildet ist und die Gleitfläche bildet, in der der Harzfilm derart ausgebildet ist, dass Oberflächenöffnungen, die mit der großen Zahl innerer Poren in Verbindung stehen, offen gehalten werden, und sich der Harzfilm in Abhängigkeit von der relativen Gleitbewegung relativ zur Welle teilweise vom Sintermetalllagerkörper ablöst, um an einer Oberfläche der Welle anzuhaften.
  • Als Ergebnis einer Untersuchung der Ursachen der Entstehung der Quietschgeräusche bei der Verwendung der Lager haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung festgestellt, dass beim Auftreten eines deutlich ausgeprägten Quietschgeräusches ein Metall, das die Gleitoberfläche des Sintermetalllagers bildet, an einer Oberfläche der Welle anhaftet. Wenn sich das Metall, das die Gleitoberfläche des Lagers bildet, in Abhängigkeit von der relativen Gleitbewegung relativ zur Welle ablöst und an der Welle anhaftet, kommen das Metall, das an der Welle anhaftet, und das Metall, das die Gleitoberfläche des Lagers bildet, in Gleitberührung miteinander, und aufgrund der Gleichartigkeit des Metalls tritt Klumpenbildung ein. In diesem Fall ist der Reibungskoeffizient hoch. Gleichzeitig ist der Reibungskoeffizient relativ niedrig, wenn Bereiche der Wellenoberfläche, an denen keine abgelösten Metallstücke haften, und das Lager relativ zueinander gleiten. Kurz gesagt ist es wahrscheinlich, dass dann, wenn das Metall, das die Gleitfläche des Lagers bildet, sich abzulösen beginnt und an der Wellenoberfläche anhaftet, sich eine Variationsspanne des Reibungskoeffizienten zwischen den Gleitflächen vergrößert, mit der Folge, dass eine Berührung der Gleitflächen eine Vibrationsquelle darstellt und Vibrationen hervorruft. Daher wird angenommen, dass die Vibration den außergewöhnlichen Lärm verursacht.
  • Die erste Erfindung der vorliegenden Anmeldung erfolgte aufgrund der oben erwähnten neuen Erkenntnisse. Insbesondere löst sich im Sintermetalllager nach der ersten Erfindung der vorliegenden Anmeldung der dünne Harzfilm, der an der Oberfläche als Gleitfläche des Sintermetalllagerkörpers ausgebildet wurde, zu dem Zeitpunkt teilweise vom Lagerkörper ab, in dem sie mit der Welle in Gleitberührung kommt, und die abgelösten Teile haften an der Oberfläche der Welle. Auf diese Weise kommen auch dann, wenn das Metallgemisch, das das Sintermetall bildet, durch das Ablösen des Harzfilms an der Gleitfläche freigelegt wird, die freigelegten Bereiche des Metalls in Gleitberührung mit Teilen des Harzfilms, die an der Oberfläche der Welle anhaften. Die freigelegten Bereiche des Metalls werden so an Klumpenbildung zwischen Welle und Lager gehindert und Vibration, die durch die Klumpenbildung entsteht, oder das Auftreten außergewöhnlichen Lärms (Quietschgeräusch), der durch die Vibration verursacht wird, kann verhindert werden. Wenn sich der Harzfilm außerdem teilweise ablöst und an der Welle anhaftet, wird die Gleitfläche durch verbleibende, nicht abgelöste Bereiche des Harzfilms und Teile des Metallgemisches, das den Sintermetalllagerkörper bildet, die durch das Ablösen des Harzfilms freigelegt sind, neu strukturiert. In diesem Fall beispielsweise, wenn der Sintermetalllagerkörper aus einem Metall besteht, das sich durch großes Formanpassungsvermögen (Anfangsgleiteigenschaften) gegenüber der Welle auszeichnet, so dass andere Gleiteigenschaften (mechanische Eigenschaften) in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Harzfilms und dem Metallgemisch des Sintermetalllagerkörpers der Gleitfläche verliehen werden, kann die Leistungsfähigkeit des Lagers erheblich erhöht werden. Selbstverständlich besteht die Gleitfläche in einer Phase vor Eintreten des Ablösens aus dem Harzfilm, so dass es also keine Gefahr des Auftretens einer Klumpenbildung gibt. Daher tritt kein außergewöhnlicher Lärm auf, unabhängig davon, ob die Temperatur niedrig oder hoch ist.
  • Das Metallgemisch des Sintermetalllagerkörpers kann hier mindestens zwei Arten von Metallen umfassen, die jeweils verschiedene Hafteigenschaften gegenüber dem Harzfilm haben und der Harzfilm kann sich von einer der mindestens zwei Arten von Metallen, die das Metallgemisch bilden (das nicht nur ein Einzelmetallgemisch umfasst, sondern auch ein Legierungsgemisch. „Eine andere der mindestens zwei Arten von Metallen” hat eine ähnliche Bedeutung.) zum Zeitpunkt der relativen Gleitbewegung gegenüber der Welle ablösen und kann weiterhin an der anderen der mindestens zwei Arten von Metallen haften.
  • Bei diesem Aufbau löst sich der Harzfilm von den bestimmten Bereichen der Oberfläche des Sintermetalllagerkörpers, auf denen der Harzfilm ausgebildet wurde, von Bereichen ab, die von der einen der mindestens zwei Arten von Metallen gebildet wird und die eine der mindestens zwei Arten von Metallen wird freigelegt, während der Harzfilm in den Bereichen verbleibt, die von der anderen der mindestens zwei Arten von Metallen gebildet werden. Wenn also die das Sintermetall bildenden Metalle vorab in einer Phase der Bereitung des Sintermetalllagerkörpers festgelegt werden (normalerweise die Gemischanteile und Korngrößen von Metallpulvern), können die Prozentsätze von freigelegter Metalloberfläche und der mit dem Harzfilm bedeckten Oberfläche bezogen auf die Gleitfläche festgesetzt werden. Wenn der Sintermetalllagerkörper und der Harzfilm wie oben beschrieben ausgebildet werden, löst sich der Harzfilm selbstverständlich gleichmäßig ab und haftet an der Wellenoberfläche gleichmäßig auf der gesamten Gleitfläche. So wird die oben erwähnte Klumpenbildung auf der gesamten Gleitfläche verhindert.
  • Außerdem kann der Harzfilm aus einem Harz mit besseren Hafteigenschaften gegenüber der Welle, als gegenüber dem Sintermetalllagerkörper ausgebildet werden.
  • Normalerweise ist die Leichtigkeit des Ablösens des Harzfilms, der auf dem Lagerkörper ausgebildet ist, von der Rotationsgeschwindigkeit und der Belastung durch die Welle abhängig, die relativ dazu gleitet. Außerdem müssen die Werkstoffe für Welle und Lager nicht nur unter Berücksichtigung der Hafteigenschaften gegenüber dem Harzfilm ausgewählt werden, sondern auch angesichts anderer Faktoren (Festigkeit, Starrheit, Abriebfestigkeit, Leitfähigkeit, Verarbeitbarkeit und dergleichen). Es ist also nicht leicht zu entscheiden, welche Art von Harz(film) gewählt werden sollte. Wenn beispielsweise in diesem Zusammenhang der Film aus einem Harz ausgebildet wird, das die oben erwähnten Anforderungen erfüllt, können die Teile, die vom Lagerkörper abgelöst werden, ohne einen Einfluss auf die Wahl der Werkstoffe für Welle und Lager zuverlässig an der Oberfläche der Welle kleben. Wenn außerdem die Teile, die durch die Gleitberührung vom Lagerkörper abgelöst werden, wie sie sind an der Oberfläche der Welle anhaften, liegen Ablösestellen und Anhaftstellen einander gegenüber. Daher können die Bereiche des Metalls, die durch das Ablösen freigelegt werden, zuverlässig mit den Teilen des Harzfilms in Berührung gebracht werden, die sich an der Oberfläche der Welle festgesetzt haben. Damit wird die Klumpenbildung von Teilen des freigelegten Metalls mit höherer Wahrscheinlichkeit verhindert:
  • Außerdem kann der Harzfilm aus jeder Art von Harz ausgebildet werden, solange das Harz sich teilweise vom Lagerkörper ablösen und an der Oberfläche der Welle anhaften kann. Wie jedoch oben beschrieben, können hinsichtlich der hervorragenden Hafteigenschaften gegenüber der Wellenoberfläche (Leichtigkeit des Ablösens vom Lagerkörper) warmaushärtende Harze verwendet werden. Außerdem kann der Harzfilm aus jeder Art von Harz ausgebildet werden, das aus der Gruppe, bestehend aus Akrylharz, Epoxidharz, Phenolharz und ungesättigtem Polyesterharz unter den warmaushärtenden Harzen, ausgewählt wurde. Die Auswahl aus der Gruppe ist normalerweise wirkungsvoll, wenn Werkstoffe gewählt werden, die Merkmale aufweisen, die für Welle bzw. Lagerkörper erforderlich sind (Werkstoff auf Eisenbasis für die Welle und auf Kupfer- oder Kupfer-Eisen-Basis für den Lagerkörper).
  • Weiterhin wird im Sintermetalllager nach der ersten Erfindung der vorliegenden Anmeldung die Gleitfläche durch den Harzfilm gebildet. Gleichzeitig werden die Oberflächenöffnungen, die mit der großen Zahl innerer Poren des Sintermetalllagerkörpers in Verbindung stehen, in der Gleitfläche offen gehalten, ohne verschlossen zu werden. Dadurch kann das Schmieröl die große Zahl innerer Poren mit dem Schmieröl tränken.
  • Das wie oben beschrieben aufgebaute Sintermetalllager enthält die aus dem Harzfilm gebildete Gleitfläche. Daher kann das Sintermetalllager im Gebrauch beispielsweise bei Rotation mit relativ niedriger Geschwindigkeit, unter geringer Last oder bei starker Reibung ohne besondere Probleme sogar ohne Schmiermittel verwendet werden. Außerdem ist die Gleitfläche, wie oben beschrieben, durch den Harzfilm ausgebildet und die Oberflächenöffnungen, die mit der großen Zahl innerer Poren des Sintermetalllagerkörpers in Verbindung stehen, werden in der Gleitfläche offen gehalten, ohne verschlossen zu werden. Daher kann das Schmieröl die große Zahl innerer Poren des Sintermetalllagerkörpers tränken und das eingedrungene Schmieröl kann zum Zeitpunkt der relativen Gleitbewegung der Welle der Gleitfläche zugeführt werden. Damit kann zufriedenstellendes Gleiten, das dem herkömmlicher Sintermetalllager gleichkommt oder noch zufriedenstellender ist, auch bei Rotation mit hoher Geschwindigkeit oder unter großer Last erreicht werden. Selbstverständlich kann sogar dann, wenn die vorliegende Erfindung als Sinterlager mit Ölrückhaltung verwendet wird, außergewöhnlicher Lärm durch die Harzfilme verhindert werden, die an der Welle bzw. am Lager kleben, sogar zum Zeitpunkt mangelnder Schmierung bei niedriger Temperatur. Außerdem befinden sich die abgelösten Teile des Harzfilms nicht als Verunreinigungen im Schmieröl, so dass die Leistungsfähigkeit des Schmieröls nicht beeinträchtigt wird.
  • Außerdem kann das wie oben beschrieben aufgebaute Sintermetalllager als Bauteil einer Lageranordnung vorgesehen werden, die das Sinterlager mit Ölrückhaltung enthält und die einer inneren Begrenzungsfläche des Sintermetalllagers entlang angeordnete Welle.
  • Das hierüber beschriebene Sintermetalllager ist in der Lage, die Entstehung außergewöhnlichen Lärms nicht nur bei geringer Temperatur zu verhindern, sondern auch bei hoher Temperatur, verfügt über hervorragende Gleitfähigkeit und kann mit niedrigen Kosten hergestellt werden. Das Sintermetalllager ist also geeignet, als Gleitlager für Elektromotoren von Kraftfahrzeugen verwendet zu werden, die in kalten Regionen verwendet werden, und für Motoren elektronischer Geräte, die in die Kraftfahrzeuge eingebaut werden. Selbstverständlich ist das Sintermetalllager geeignet, als Gleitlager für Vorrichtungen verwendet zu werden, die bei hoher Temperatur betrieben werden und über einen relativ langen Zeitraum verwendet werden, wie etwa Ventilatormotoren in Druckern, Kopierern und verschiedenen elektronischen Geräten, insbesondere Geräten, die in Büros und Haushalten verwendet werden, wo Quietschgeräusche und Ähnliches die Benutzer stören können.
  • Weiterhin wird das oben erwähnte zweite technische Ziel durch ein Wellenorgan für Gleitlagereinheiten nach einer zweiten Erfindung der vorliegenden Anmeldung erreicht. Diese besteht darin, dass das Wellenorgan für Gleitlagereinheiten, das für ein Sintermetallgleitlager verwendet wird, das eine Art eines Metallgemisches aufweist oder zwei oder mehrere Arten von Metallgemischen, umfasst: eine Gleitfläche für die Gleitbewegung relativ zum Sintermetallgleitlager; einen Wellenkörper aus Metall; und einen Harzfilm, der auf bestimmten Teilen einer Oberfläche des Wellenkörpers aus Metall ausgebildet ist und die Gleitfläche bildet, wobei der Harzfilm aus einem Harz mit besseren Hafteigenschaften gegenüber dem Wellenkörper aus Metall, als gegenüber einem bestimmten der einen Art Metallgemisch oder der zwei oder mehreren Arten von Metallgemischen, die das Sintermetallgleitlager bilden, ausgebildet ist und der Harzfilm sich nur teilweise vom Wellenkörper aus Metall in Abhängigkeit von der relativen Gleitbewegung relativ zum Sintermetallgleitlager ablöst.
  • Als Ergebnis einer Untersuchung der Ursachen der Entstehung der Quietschgeräusche bei der Verwendung des Sintermetallgleitlagers haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung festgestellt, dass beim Auftreten eines deutlich ausgeprägten Quietschgeräusches ein Metall, das die Gleitoberfläche des Sintermetalllagers bildet, an einer Oberfläche des Wellenorgans anhaftet. Wenn sich das Metall, das die Gleitoberfläche des Lagers bildet, in Abhängigkeit von der Gleitbewegung relativ zum Wellenorgan ablöst und am Wellenorgan anhaftet, kommen das Metall, das am Wellenorgan anhaftet, und das Metall, das die Gleitoberfläche des Lagers bildet, in Gleitberührung miteinander, und aufgrund der Gleichartigkeit des Metalls tritt Klumpenbildung ein. In diesem Fall ist der Reibungskoeffizient hoch. Gleichzeitig ist der Reibungskoeffizient relativ niedrig, wenn Bereiche der Oberfläche des Wellenorgans, an denen keine abgelösten Metallstücke haften, und das Lager relativ zueinander gleiten. Kurz gesagt ist es wahrscheinlich, dass dann, wenn das Metall, das die Gleitfläche des Lagers bildet, sich abzulösen beginnt und an der Oberfläche des Wellenorgans anhaftet, sich eine Variationsspanne des Reibungskoeffizienten zwischen den Gleitflächen vergrößert, mit der Folge, dass eine Berührung der Gleitflächen eine Vibrationsquelle darstellt und Vibrationen hervorruft. Daher wird angenommen, dass die Vibration den außergewöhnlichen Lärm verursacht.
  • Ähnlich der ersten Erfindung wurde die zweite Erfindung der vorliegenden Anmeldung von den Erfindern der vorliegenden Anmeldung auf der Grundlage der oben erwähnten Erkenntnisse als Ergebnis der Untersuchung der Ursachen der Entstehung von Quietschgeräuschen gemacht. In der zweiten Erfindung der vorliegenden Anmeldung werden Maßnahmen zur Verhütung von Klumpenbildung nicht auf der Seite des Sintermetallgleitlagers ergriffen, sondern auf der Seite des Wellenorgans für Gleitlagereinheiten. Insbesondere besteht im Wellenorgan für Gleitlagereinheiten nach der zweiten Erfindung der vorliegenden Anmeldung die Gleitfläche für die Gleitbewegung relativ zum Sintermetallgleitlager aus Harz, das über bessere Hafteigenschaften gegenüber dem Wellenkörper aus Metall verfügt, als gegenüber einem bestimmten der Metallgemische, die das Sintermetallgleitlager bilden. Daher ist es im Wesentlichen weniger wahrscheinlich, das Ablösen an Teilen erfolgt, die mit der Gleitfläche des Sintermetallgleitlagers in Gleitberührung kommen. Auch wenn Ablösen auftritt, erfolgt das Ablösen nur teilweise (weil die Hafteigenschaften des Harzfilms gegenüber dem Wellenkörper aus Metall besser sind, als die Hafteigenschaften des Harzfilms gegenüber der Gleitfläche des Sintermetallgleitlagers). Hiermit ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, in der das eine der Metallgemische, die die Gleitfläche des Sintermetallgleitlagers bilden, und der Wellenkörper aus Metall in direkte Berührung miteinander kommen, und eine Situation, in der Klumpenbildung zwischen dem Wellenorgan für Gleitlagereinheiten und dem Lager auftritt, wird so gut wie möglich verhindert. Dementsprechend kann durch Klumpenbildung verursachte Vibration und dementsprechend die Entstehung außergewöhnlichen Lärms (Quietschgeräusche), der durch die Vibration entsteht, verhindert werden.
  • Außerdem können bei Verwendung der Welle aus Metall (Wellenkörper) Maßgenauigkeit und Oberflächenpräzision im Vergleich zum Sintermetallgleitlager leicht verbessert werden. Deshalb sind die Maßgenauigkeit und dergleichen des Wellenorgans, die durch Ausbildung des Harzfilms auf dem Wellenkörper erhalten wurde, höher als in dem Fall, wo der Harzfilm auf dem Sintermetalllager ausgebildet wurde. Infolgedessen ist es, beispielsweise wenn der Harzfilm durch Anpassung der Filmdicke derart ausgebildet wurde, dass er sich nur teilweise aufgrund der relativen Gleitbewegung relativ zum Gleitlager ablöst, durch Anpassung der Filmdicke möglich; die Maßgenauigkeit und dergleichen des Wellenorgans nach Ausbildung des Harzfilms hoch zu halten und ein dazwischen gebildetes Lagerspiel mit hoher Genauigkeit zu erreichen.
  • Weiterhin wird, wie oben beschrieben, der Harzfilm in der zweiten Erfindung der vorliegenden Anmeldung auf der äußeren Begrenzungsfläche des Wellenorgans für Gleitlagereinheiten ausgebildet. Daher ist es selbstverständlich nicht erforderlich, den Harzfilm und dergleichen am Gleitlager auszubilden. Auf diese Weise können herkömmliche Sintermetalllager und Sinterlager mit Ölrückhaltung als Gleitlager verwendet werden und eine zufriedenstellende Gleitschmierung kann mit Hilfe des Schmieröls erreicht werden.
  • Der Harzfilm kann aus jeder Art von Harz ausgebildet werden, solange das Harz bessere Hafteigenschaften gegenüber dem Wellenkörper als gegenüber einem bestimmten der Metallgemische aufweist, die das Gleitlager bilden, und sich nur teilweise ablöst. Beispielsweise können aufgrund ihrer Formbarkeit warmaushärtende Harze verwendet werden. Außerdem kann der Harzfilm aus einem Harztyp ausgebildet werden, der aus der Gruppe, bestehend aus Akrylharz, Epoxidharz, Phenolharz und ungesättigtem Polyesterharz unter den warmaushärtenden Harzen, ausgewählt wurde. Diese Harze sind normalerweise wirkungsvoll, wenn Werkstoffe gewählt werden, die die für Wellenorgan bzw. Lagerkörper erforderlichen Merkmale aufweisen (Werkstoff auf Eisenbasis für das Wellenorgan und Werkstoff auf Kupfer- oder Kupfer-Eisen-Basis für das Gleitlager).
  • Das wie oben beschrieben aufgebaute Wellenorgan für Gleitlagereinheiten kann als Bauteil einer Gleitlagereinheit vorgesehen werden, die das Wellenorgan und das Sintermetallgleitlager mit einer inneren Begrenzungsfläche, an der entlang das Wellenorgan angeordnet ist, umfasst.
  • Weiterhin sind in diesem Fall Metallgemische, die über geringe Haftkraft und hervorragende Gleitfähigkeit relativ zum Wellenkörper verfügen, als Metallgemische geeignet, die das Gleitlager bilden. Unter Berücksichtigung der Kompatibilität mit den oben erwähnten warmaushärtenden Harzen kann beispielsweise ein Metallgemisch, das überwiegend aus Kupfer besteht (einschließlich Kupfer alleine oder Gemischen aus Kupferlegierungen) als Beispiel dienen. Selbstverständlich kann das oben erwähnte Gleitlager aus zwei oder mehreren Arten von Metallgemischen bestehen. In diesem Fall können sich die Metallgemische in ihren Hafteigenschaften gegenüber dem Harzfilm voneinander unterscheiden. Insbesondere kann ein Metallgemisch auf Kupfer-Eisen-Basis (Metallgemisch, das überwiegend aus Kupfer und Eisen besteht) als Beispiel genannt werden.
  • Wenn in diesem Zusammenhang die erste Struktur (Metallgemisch, überwiegend bestehend aus Kupfer) verwendet wird, kann eine Werkstoffzusammensetzung des Gleitlagers derart festgesetzt werden, dass der Kupferanteil 50 Gewichtsprozent oder mehr und 100 Gewichtsprozent oder weniger beträgt. Insbesondere können Formulierungsprozente der Rohmaterialpulver derart festgesetzt werden, dass der Gemischanteil eines Kupferpulvers (nicht nur reines Kupferpulver, sondern auch Kupferlegierungspulver) 50 Gewichtsprozent oder mehr und 100 Gewichtsprozent oder weniger beträgt.
  • Wenn weiterhin das Wellenorgan für Gleitlagereinheiten nach der zweiten Erfindung der vorliegenden Anmeldung mit dem Gleitlager kombiniert wird, das die zweite Struktur aufweist (zwei oder mehr Arten von Metallgemischen), können die folgenden Vorteile erreicht werden. Insbesondere ist es aus den oben erwähnten Gründen weniger wahrscheinlich, dass sich der Harzfilm von der Gleitfläche des Wellenorgans in einem Bereich, der einem bestimmten der das Gleitlager bildenden Metallgemische gegenüberliegt, ablöst. Gleichzeitig ist es in einem Bereich, der einem anderen der das Gleitlager bildenden Metallgemische gegenüberliegt, im Vergleich zum oben erwähnten bestimmten der Metallgemische wahrscheinlicher, das Ablösung auftritt. Es können also in einer Phase der Herstellung des Gleitlagers durch vorherige Anpassung der Beschaffenheit (beispielsweise Formulierungsprozentsätze und Korngrößen von Metallpulvern als Rohmaterialien) die Prozentsätze festgesetzt werden, zu denen das eine bestimmte der Metallgemische und das andere der Metallgemische der Gleitfläche gegenüberliegt, mit anderen Worten der Prozentsatz der Bereiche, in denen abgelöst werden soll und der Bereiche, in denen das Anhaften aufrechterhalten wird. Selbstverständlich werden, wenn das Gleitlager und der Harzfilm wie oben beschrieben ausgebildet werden, Ablösungsbereiche und Haftbereiche des Harzfilms über die gesamte Gleitfläche gleichförmig verteilt erzeugt. Die oben erwähnte Klumpenbildung wird also auf der gesamten Gleitfläche verhindert.
  • Außerdem wird der Harzfilm zur Verhinderung von Klumpenbildung in einer Gleitlagereinheit nach der zweiten Erfindung der vorliegenden Anmeldung auf der Seite des Wellenorgans ausgebildet. Jede Art von Sintermetallgleitlager kann daher verwendet werden. Beispielsweise kann ein Sintermetalllager verwendet werden, das durch Verschluss der inneren Poren porenfrei gefertigt wurde. Alternativ hierzu kann ein Sintermetalllager, dessen innere Poren mit einem Schmieröl getränkt wurden, verwendet werden.
  • Weiterhin verfügt ein Wellenorgan der Gleitlagereinheit nach der zweiten Erfindung der vorliegenden Anmeldung über eine Gleitfläche, die aus dem Harzfilm besteht. Daher kann die Gleitlagereinheit bei Betrieb beispielsweise bei Rotation mit relativ niedriger Geschwindigkeit, unter geringer Last oder bei starker Reibung ohne besondere Probleme sogar ohne Schmiermittel verwendet werden. Darüber hinaus ist, wie oben beschrieben, die Struktur des Gleitlagers prinzipiell beliebig wählbar. Um zufriedenstellendes Gleiten bei Rotation mit hoher Geschwindigkeit oder unter hoher Last zu erreichen, genügt es daher, dass die Gleitlagereinheit in dem Zustand verwendet wird, in dem die inneren Poren mit dem Schmieröl getränkt sind.
  • Das Wellenorgan für Gleitlagereinheiten und die mit dem Wellenorgan für Gleitlagereinheiten versehene Gleitlagereinheit, die hierüber beschrieben wurden, sind in der Lage, die Entstehung außergewöhnlichen Lärms nicht nur bei niedriger Temperatur, sondern auch bei hoher Temperatur zu verhindern, weisen hervorragende Gleitfähigkeit auf und können mit geringen Kosten hergestellt werden. Dadurch sind das Wellenorgan für Gleitlagereinheiten und die Gleitlagereinheit für die Verwendung als Lager für Elektromotoren von Kraftfahrzeugen geeignet, die in kalten Regionen verwendet werden, und für Motoren elektronischer Geräte, die in die Kraftfahrzeuge eingebaut werden. Selbstverständlich sind das Wellenorgan für Gleitlagereinheiten und die Gleitlagereinheit für die Verwendung in Geräten geeignet, die bei hoher Temperatur betrieben werden und über einen relativ langen Zeitraum verwendet werden, wie etwa Ventilatormotoren, die in Drucker, Kopierer und verschiedene elektronische Geräte eingebaut werden, insbesondere Geräte, die in Büros und Haushalten verwendet werden, wo Quietschgeräusche und dergleichen Benutzer stören können.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Mit dem Sintermetalllager nach der ersten Erfindung der vorliegenden Anmeldung ist es möglich, ein Sintermetalllager herzustellen, das in der Lage ist, die Entstehung außergewöhnlichen Lärms, wie etwa von Quietschgeräuschen, zu verhindern und dabei hohe Gleiteigenschaften zu bieten.
  • Außerdem ist es, wie oben beschrieben, mit dem Wellenorgan für Gleitlagereinheiten nach der zweiten Erfindung der vorliegenden Anmeldung möglich, in den Gleitlagern dieser Art die Entstehung außergewöhnlichen Lärms, wie etwa von Quietschgeräuschen, zu verhindern und dabei hohe Gleiteigenschaften zu bieten.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • [1] Vertikalschnittansicht eines Sintermetalllagers nach einer Ausführungsform einer ersten Erfindung der vorliegenden Anmeldung.
  • [2] Vergrößerte Querschnittsansicht eines Bereichs A in 1, die schematisch eine Struktur um eine Gleitfläche des Sintermetalllagers vor der relativen Gleitbewegung einer Welle darstellt.
  • [3] Vergrößerte Querschnittsansicht des Bereichs A in 1, die schematisch die Struktur um die Gleitfläche des Sintermetalllagers nach der relativen Gleitbewegung der Welle darstellt.
  • [4] Vertikalschnittansicht eines Sintermetalllagers nach einer Ausführungsform einer zweiten Erfindung der vorliegenden Anmeldung.
  • [5] Vergrößerte Querschnittsansicht eines Bereichs B in 4, die schematisch eine Struktur um eine Gleitfläche eines Wellenorgans für Gleitlagereinheiten vor der relativen Gleitbewegung relativ zu einem Gleitlager darstellt.
  • [6] Vergrößerte Querschnittsansicht des Bereichs B in 4, die schematisch die Struktur um die Gleitfläche des Wellenorgans für Gleitlagereinheiten nach der relativen Gleitbewegung relativ zum Gleitlager darstellt.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform eines Sintermetalllagers nach einer ersten Erfindung der vorliegenden Anmeldung unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben.
  • 1 ist eine Vertikalschnittansicht eines Sintermetalllagers 1 nach der Ausführungsform der ersten Erfindung der vorliegenden Anmeldung. In dieser Ausführungsform hat das Sintermetalllager 1 Zylinderform und entlang einer ihrer inneren Begrenzungsflächen ist eine zu lagernde Welle 2 angeordnet (siehe 1). Außerdem ist eine Gleitfläche 3 in einem Bereich angeordnet, der einer äußeren Begrenzungsfläche der Welle 2 gegenüberliegt. Außerdem ist eine große Anzahl an Poren (innere Poren 4) im Sintermetalllager 1 ausgebildet und ein Schmieröl ist in diese inneren Poren 4 eingebracht. Diese grolle Zahl innerer Poren 4 steht mit Oberflächenöffnungen 7 (unten beschrieben) in Verbindung, die in der Gleitfläche 3 geöffnet sind. Entsprechend der relativen Rotation der Welle 2 sickert das in den inneren Poren 4 zurückgehaltene Schmieröl durch die Oberflächenöffnungen 7 auf die Gleitfläche 3 aus.
  • 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Bereichs A in 1, nämlich um die Gleitfläche 3 des Sintermetalllagers 1 herum. Wie in 2 dargestellt, umfasst das Sintermetalllager 1 einen Lagerkörper 5, der aus porösem Sintermetall besteht, und einen Harzfilm 6, der in bestimmten Bereichen einer Oberfläche des Lagerkörpers 5 ausgebildet ist, nämlich mindestens in einem Bereich (innere Begrenzungsfläche), der als Gleitfläche 3 relativ zur Welle 2 dienen soll. In diesem Fall wurde der Harzfilm 6 ausgebildet, ohne dass die Oberflächenöffnungen 7 verschlossen wurden, die sich in der inneren Begrenzungsfläche des Lagerkörpers 5 befinden und mit den inneren Poren 4 in Verbindung stehen. Auch in einem Zustand also, in dem der Harzfilm 6 an der inneren Begrenzungsfläche des Lagerkörpers 5 ausgebildet ist, bleiben die Oberflächenöffnungen 7 auf der Gleitfläche 3 erhalten, ohne verschlossen zu werden.
  • Der Lagerkörper 5 wird durch Pressformen einer Art oder von zwei oder mehreren Arten von Metallpulvern (einschließlich sowohl einzelner Metalle, als auch von Legierungen) als Rohmaterialien und dann deren Sintern erzeugt. In dieser Ausführungsform ist der Lagerkörper 5 aus zwei Arten von Metallpulvern geformt, insbesondere einem Kupferpulver und einem Eisenpulver als Rohmaterialien. Der Lagerkörper 5 hat daher, wie in 2 dargestellt, eine Struktur, in der ein Gemisch 8, das überwiegend aus Kupfer besteht (hierunter einfach als Kupfergemisch bezeichnet) und ein anderes Gemisch 9, das überwiegend aus Eisen besteht (hierunter einfach als Eisengemisch bezeichnet) miteinander gemischt sind. In diesem Fall besteht der Bereich, der als Gleitfläche 3 als Ergebnis der Ausbildung des Harzfilms 6 dienen soll (innere Begrenzungsfläche des Lagerkörpers 5) aus dem Kupfergemisch 8 und dem Eisengemisch 9.
  • Außerdem wird in diesem Fall der Harzfilm 6 am Kupfergemisch 8 ebenso, wie am Eisengemisch 9, aus denen der Lagerkörper 5 besteht, haftend ausgebildet. Wie unten beschrieben, werden Werkstoff, Filmdicke, Filmbildungsbedingungen und dergleichen des Harzfilms 6 derart festgelegt, dass sich Teile des Harzfilms 6 vom Lagerkörper 5 in Abhängigkeit von der relativen Gleitbewegung relativ zur Welle 2 ablösen und an der äußeren Begrenzungsfläche der Welle 2 anhaften. Selbstverständlich können die Hafteigenschaften des Harzfilms 6 gegenüber dem Lagerkörper 5 und der Welle 2 in Abhängigkeit von den Umständen der Verwendung des Lagers, etwa der Rotationsgeschwindigkeit und der Last (Oberflächendruck, der auf die Gleitfläche 3 während der Rotation ausgeübt wird) auf der Welle 2, festgelegt (Harz als Werkstoff für der Harzfilm 6 ausgewählt) werden.
  • Im Folgenden wird die Verlagerung des Harzfilms 6 beschrieben. Wie in 2 dargestellt, haftet der gesamte Harzfilm 6 nach seiner Ausbildung auf bestimmten Teilen der Oberfläche des Lagerkörpers 5 und vor der relativen Rotation relativ zur Welle 2 am Lagerkörper 5. Wenn dann in diesem Zustand die Welle 2 relativ zum Lagerkörper 5 (Sintermetalllager 1) rotiert, kommen die Oberfläche der Welle 2 und der Harzfilm 6 in Gleitberührung miteinander. Entsprechend der Gleitberührung werden, wie beispielsweise in 3 dargestellt, die Teile des Harzfilms 6, die die Gleitfläche 3 bilden, durch die Welle 2 vom Lagerkörper 5 abgelöst (Ablösung), und Metallgemische, die sich unmittelbar darunter befinden, werden freigelegt. Dann haften die Harzfilmteile 10, die so abgelöst wurden, an der Oberfläche der Welle 2 und werden daran, so wie sie sind, festgesetzt. In dieser Ausführungsform werden die Teile, die an einer Oberfläche des Kupfergemisches 8 klebten, das über relativ niedrige Hafteigenschaften gegenüber dem Harzfilm 6 verfügt, abgelöst und andere Teile, die an einer Oberfläche des Eisengemisches 9 klebten, das über relativ hohe Hafteigenschaften gegenüber dem Harzfilm 6 verfügt, bleiben, wie sie sind.
  • Außerdem kleben sich in diesem Fall die Harzfimteile 10, die vom Kupfergemisch 8 des Lagerkörpers 5 abgelöst wurden, wie sie sind während ihrer Ablösung an die Oberfläche der Welle 2, die über relativ hohe Hafteigenschaften gegenüber dem Harzfilm 6 verfügt. In vielen Fällen besteht die Welle 2 angesichts der erforderlichen Festigkeit, Starrheit, Verarbeitbarkeit und dergleichen aus einem Metall wie SUS. Wenn also beispielsweise die Welle 2 aus SUS besteht, wird ein Harz, das eine geringere Tendenz hat, am Kupfergemisch 8 zu haften, sich aber leicht an SUS anhaftet, das das Eisengemisch 9 und die Welle 2 bildet, für den Harzfilm 6 verwendet. Insbesondere können warmaushärtende Harze wie Akrylharz, Epoxidharz, Phenolharz und ungesättigtes Polyesterharz als Beispiele angeführt werden. Weiterhin ist, wie oben in dieser Ausführungsform beschrieben, in dem Fall, dass das Sintermetalllager 1 aus einem Sintermetall auf Kupfer-Eisen-Basis besteht und die Welle 2 aus einem Metall auf Eisenbasis ein Akrylharz geeignet, das über hervorragende Haftfestigkeit zwischen Eisen und Eisen im Vergleich zur Haftfestigkeit zwischen Kupfer und Kupfer verfügt. Es ist zu beachten, dass diese Harze als Werkstoffe für den Harzfilm 6 hohe Anhafteigenschaften gegenüber der Welle 2 haben müssen und dass daher der Zusatz von Füllstoffen, die die Hafteigenschaften verringern, möglichst vermieden werden sollte.
  • Im wie oben beschrieben aufgebauten Sintermetalllager 1 sickert das Schmieröl, das in der großen Zahl innerer Poren 4 zurückgehalten wird, in Abhängigkeit von der relativen Rotation der Welle 2 durch die Oberflächenöffnungen 7 auf die Gleitfläche 3 aus. Auf diese Weise wird ein Schmierölfilm zwischen der Welle 2 und dem Sintermetalllager 1 gebildet und die Welle 2 wird mit Hilfe des Schmierölfilms rotationsfähig gelagert.
  • Außerdem kommen in Abhängigkeit von der relativen Rotation der Welle 2 die äußere Begrenzungsfläche der Welle 2 und die Gleitfläche 3 in Gleitberührung miteinander. Infolgedessen werden Teile des Harzfilms 6, die die Gleitfläche 3 bilden, vom Lagerkörper 5 abgelöst und die so abgelösten Harzfilmteile 10 kleben wie sie sind an Teilen der Oberfläche der Welle 2, die das Ablösen bewirkt haben. Auf diese Weise wird, wie in 3 dargestellt, die äußere Begrenzungsfläche der Welle 2 neu gebildet aus einem Bereich, der dem Metall als Werkstoff der Welle 2 entspricht, und Bereichen, die den Harzfilmteilen 10 entsprechen, die gerade durch Anhaften gebildet wurden. Auch die Gleitfläche 3 des Sintermetalllagers 1 wird in ähnlicher Weise neu gebildet aus verbleibenden Teilen des Harzfilms 6 und Bereichen, die einem Metallgemisch entsprechen, die dadurch neu gebildet sind, dass sie infolge der Ablösung des Harzfilms 6 freigelegt wurden (Kupfergemisch 8 in diesem Fall). In diesem Fall werden die Bereiche, die dem Kupfergemisch 8 entsprechen, die durch Freilegen gebildet werden, und die Harzfilmteile 10, die durch Anhaften an der Oberfläche der Welle 2 gebildet werden, prinzipiell an einander entsprechenden Stellen in einer Achsenrichtung gebildet. Wenn also die Welle 2 und das Sintermetalllager 1 im in 3 dargestellten Zustand in Gleitberührung miteinander kommen, kommen die dem Kupfergemisch 8 entsprechenden Teile vor allem mit den Harzfilmteilen 10 in Gleitberührung. Hiermit werden die Teile, die dem Kupfergemisch 8 entsprechen, die durch Freilegung gebildet werden, daran gehindert, an der Metalloberfläche der Welle 2 zu haften. Klumpenbildung anderer Teile des Kupfergemisches 8, die an der Oberfläche der Welle 2 hafteten, und der freigelegten Teile des Kupfergemisches 8 wird also vermieden. Auf diese Weise wird die Entstehung außergewöhnlichen Lärms verhindert. Außerdem haften die abgelösten Harzfilmteile 10 an der äußeren Begrenzungsfläche der Welle 2, wobei sie durch die Gleitberührung der Welle 2 mit dem Sintermetalllager 1 gedehnt werden. Eine gesamte Anhaftfläche der Harzfilmteile 10 an der äußeren Begrenzungsfläche der Welle 2 ist daher breiter, als eine gesamte freigelegte Fläche der Bereiche, die dem Kupfergemisch 8 entsprechen. Infolgedessen werden die freigelegten Bereiche des Kupfergemisches 8 wirkungsvoll daran gehindert, sich an der Welle zusammenzuballen.
  • Das wie oben beschrieben aufgebaute Sintermetalllager 1 wird beispielsweise durch einen Schritt (A) des Pressformens eines Rohmaterialpulvers, einen Schritt (B) des Sinterns eines pressgeformten Pulverkörpers, einen Schritt (C) des Kalibrierens eines Sinterköpers (des Lagerkörpers 5), einen Schritt (D) der Ausbildung des Harzfilms 6 in bestimmten Bereichen der Oberfläche des Lagerkörpers 5 und einem Schritt (E) des Tränkens mit dem Schmieröl hergestellt. Im Folgenden wird jeder der Schritte beschrieben.
  • (A) Schritt des Pulverpressformens
  • Als erstes wird ein Metallpulver als Rohmaterial in eine Form gefüllt und dann der Pressformung unterworfen. Auf diese Weise wird ein pressgeformter Pulverkörper mit einer Form erhalten, die ungefähr der eines fertigen Produktes (des Lagerkörpers 5) entspricht. In diesem Fall ist die Dichte nach dem Pressformen derart festgelegt, dass die inneren Poren 4 in gewissem Maße erhalten bleiben, oder, wie unten beschrieben, unter Berücksichtigung der Verkleinerung der inneren Poren 4 und der Oberflächenöffnungen 7 durch die Ausbildung des Harzfilms 6 festgelegt. Es sei darauf hingewiesen, dass ein Pulver, das durch Formulierung beispielsweise eines Kupferpulvers und eines Eisenpulvers mit gleichem Anteil erhalten wurde, als Rohmaterial verwendet wird. Alternativ kann ein Pulver, das durch Formulierung beispielsweise des Kupferpulvers und des Eisenpulvers erhalten wurde, von denen eins mit einem größeren Anteil formuliert wurde (beispielsweise wird ein Prozentsatz des gesamten Kupferpulvers auf 60 Gewichtsprozent oder mehr festgelegt) als Rohmaterial verwendet werden. Selbstverständlich kann ein Pulver als Rohmaterial verwendet werden, das durch Mischung einer oder mehrerer Arten von Pulvern anderer Metalle, als Eisen oder Kupfer (einschließlich Legierungspulvern) erhalten wurde. Außerdem kann in der Erwartung, als Bindemittel zwischen Hauptanteil-Metallpulver derselben Art oder zwischen Hauptanteil-Metallpulvern verschiedener Arten zu wirken, ein niedrigschmelzendes Metall, wie etwa Sn-Pulver, zugesetzt werden, oder ein Festschmierstoff wie Graphit kann zur Verbesserung der Formbarkeit zugesetzt werden.
  • (B) Sinterungsschritt
  • Der pressgeformte Pulverkörper, der im oben erwähnten Pulverpressformschritt (A) erhalten wurde, wird dadurch gesintert, dass er auf eine Sintertemperatur des Metallpulvers als Hauptanteil erhitzt wird. Auf diese Weise wird der Lagerkörper 5 erhalten. Es sei darauf hingewiesen, dass zur Vermeidung von Aufkohlungsvorgängen durch das Sintern die Sinterung einiger zu verwendender Arten von Metallpulvern in einer nicht aufkohlenden Atmosphäre ausgeführt werden kann.
  • (C) Kalibrierschritt
  • Unter Verwendung einer geeigneten Form wird eine Presskraft auf den Lagerkörper 5 ausgeübt, der im oben erwähnten Schritt (B) erhalten wurde, so dass der Lagerkörper in eine vorbestimmte Form gebracht wird und seine Abmessungen innerhalb einer bestimmten Spanne liegen.
  • (D) Schritt der Harzfilmausbildung
  • Der Harzfilm 6 wird auf den festgelegten Teilen der Oberfläche des Lagerkörpers 5 ausgebildet, der in den oben erwähnten Schritten (A) bis (C) in die Form des Endproduktes gebracht wurde. In diesem Zusammenhang werden prinzipiell beliebige spezifische Formungsverfahren verwendet, solange die Gleitfläche 3 aus dem Harzfilm 6 gebildet werden kann, und die Möglichkeiten zur Ausbildung des Harzfilms 6 sind nicht weiter eingeschränkt. So kann beispielsweise der Harzfilm 6 folgendermaßen ausgebildet werden: Eintauchen des Lagerkörpers 5 in ein flüssiges Harz als Werkstoff des Harzfilms 6 an der Luft oder im Vakuum (verminderter Druck), danach Entnahme des Lagerkörpers 5 aus dem flüssigen Harz; Entfernen des flüssigen Harzes, das an einer Oberfläche des Sinterkörpers haftet, durch Zentrifugieren oder dergleichen; und Härten des flüssigen Harzes, das am Lagerkörper 5 haftet, durch Auslösen einer geeigneten Härtungsreaktion durch Erhitzen oder dergleichen. In diesem Fall wird, wie beispielsweise in 2 dargestellt, der Harzfilm 6 von einer Außenfläche, die kalibriert wurde, bis zu einem Oberflächenanteil in einer bestimmten Tiefe des Lagerkörpers 5 ausgebildet. Außerdem können, wenn in diesem Fall ein warmaushärtendes Harz verwendet wird, die oben erwähnten Vorgänge bei normaler Temperatur erfolgen, so dass die Handhabung einfach ist. Außerdem ist eine Volumenschrumpfungsrate infolge einer Härtungsreaktion größer, als die eines thermoplastischen Harzes. Auch wenn also die inneren Poren 4 und die Oberflächenöffnungen 7 zum Zeitpunkt des Eintauchens teilweise gefüllt werden, ist es einfach, einen bestimmten Prozentsatz der inneren Poren 4 und der Oberflächenöffnungen 7 unverschlossen zu halten. Außerdem kann der Harzfilm 6 zu niedrigeren Kosten ausgebildet werden, als in dem Fall, dass Spritzguss zu seiner Ausbildung angewandt wird. Selbstverständlich braucht der Harzfilm 6 nur derart ausgebildet werden, dass er die Gleitfläche 3 relativ zur Welle 2 bildet. So kann beispielsweise durch Auftragen des flüssigen Harzes nur in einem Bereich, der als Gleitfläche 3 des Lagerkörpers 5 ausgebildet werden soll, und Härten desselben die Gleitfläche 3 aus dem Harzfilm 6 ohne Verringerung der Menge an Schmieröl ausgebildet werden, mit dem die inneren Poren 4 getränkt werden sollen. Selbstverständlich ist es, solange die oben erwähnten Filmbildungsbedingung erfüllt wird, insbesondere nicht erforderlich, den Werkstoff des Harzfilms 6 auf warmaushärtendes Harz einzuschränken und ein thermoplastisches Harz kann verwendet werden.
  • (E) Schritt der Schmierölimprägnierung
  • Der Lagerkörper 5, der im oben erwähnten Schritt (D) erhalten wurde, wird mit dem Schmieröl getränkt. Insbesondere werden die inneren Poren 4 des Lagerkörpers 5 mit dem Schmieröl durch Eintauchen des Lagerkörpers 5 in ein Schmierölbad, das mit dem Schmieröl gefüllt ist, für eine bestimmte Zeit an der Luft oder unter Vakuum (vermindertem Druck) imprägniert. Wenn auch ein beliebiges Schmieröl verwendet werden kann, sind doch ein Schmieröl auf PAO-Basis und ein Schmieröl auf Esterbasis hinsichtlich der Schmiereigenschaften und der Viskosität bei niedriger Temperatur geeignet. Es sei darauf hingewiesen, dass zum Tränken der inneren Poren 4 mit dem oben erwähnten Schmieröl innerhalb eines kurzen Zeitraums ein Imprägniervorgang in einem Zustand erfolgen kann, in dem das Schmieröl erwärmt ist.
  • Dann erfolgt nach dem Imprägniervorgang ein Ölabzugsvorgang unter Verwendung einer geeigneten Ölentfernungsvorrichtung. Hierdurch wird außer dem Schmieröl, mit dem die inneren Poren 4 im Lager imprägniert wurden, nur überschüssiges Schmieröl entfernt, das an der Oberfläche des Lagerkörpers 5 haftet. Mit den oben erwähnten Schritten ist das in 1 dargestellte Sintermetalllager 1 fertiggestellt.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass das in der oben beschriebenen Weise hergestellte Sintermetalllager 1 in dieser Form geliefert werden kann, d. h. als Fertigprodukt im in 2 dargestellten Zustand geliefert werden kann. Das Sintermetalllager 1 und die Welle 2 können jedoch auch, wie beispielsweise in 3 dargestellt, nach Übertragung einiger Teile des Harzfilms 6 von der Seite des Sintermetalllagers 1 auf die Welle 2 durch Versetzen in ein geeignetes Rotationsgleiten, etwa durch Einlaufen, als eine Lagervorrichtung geliefert werden, die dieses Sintermetalllager 1 und die Welle 2 umfasst.
  • Hierüber wurde die Ausführungsform der ersten Erfindung der vorliegenden Anmeldung beschrieben. In diesem Zusammenhang ist das Sintermetalllager nach der Erfindung der vorliegenden Anmeldung selbstverständlich nicht auf eine Form eingeschränkt, die oben als Beispiel beschrieben wurde und jegliche Form kann innerhalb des Rahmens der Erfindung der vorliegenden Anmeldung verwendet werden. Dasselbe gilt für ein Herstellungsverfahren für das Sintermetalllager.
  • Beispielsweise hinsichtlich des Harzfilms 6 ist es ausreichend, dass der Harzfilm 6 mindestens auf den festgelegten Bereichen der Oberfläche (innere Begrenzungsfläche) des Lagerkörpers 5 ausgebildet wird, die die Gleitfläche 3 bilden, und der Harzfilm 6 kann willkürlich in anderen Bereichen der Oberfläche ausgebildet werden. So kann der Harzfilm 6 auf der gesamten Oberfläche des Lagerkörpers 5 (innere Begrenzungsfläche, äußere Begrenzungsfläche, Stirnflächen und Abfasungsbereiche) ausgebildet werden. Außerdem kann der Harzfilm 6, wie oben in dieser Ausführungsform beschrieben, bis zum Oberflächenbereich des Lagerkörpers 5 einschließlich umgebender Flächen ausgebildet werden, die die Oberflächenöffnungen 7 umschließen (Oberflächenbereich einschließlich von Oberflächen, die die inneren Poren 4 umgeben). Alternativ kann der Harzfilm 6 nur auf den Teilen der Oberfläche ausgebildet werden, die der Gleitfläche 3 entsprechen, oder an allen Oberflächen ausgebildet werden, die die inneren Poren 4 und die Oberflächenöffnungen 7 umgeben, um einen tiefen Bereich zu umfassen. Selbstverständlich ist sogar nicht wichtig, wenn die inneren Poren 4 und die Oberflächenöffnungen 7 in einem Maße teilweise verschlossen sind, dass das Schmieröl nicht daran gehindert wird, gleichmäßig abgegeben zu werden.
  • Außerdem besteht der oben in dieser Ausführungsform beschriebene Lagerkörper 5 aus zwei Metallgemischen. Der Lagerkörper 5 kann jedoch einen Sintermetallkörper aufweisen, der aus einer Art oder drei oder mehr Arten von Metallgemischen besteht. Mit anderen Worten können eine Art oder drei oder mehr Arten von Metallpulvern als Rohmaterial für den Lagerkörper 5 verwendet werden, solange der Sintermetallkörper in Abhängigkeit von der relativen Gleitbewegung relativ zur Welle 2 teilweise vom Lagerkörper 5 abgelöst werden und an der Oberfläche der Welle 2 anhaften kann.
  • Außerdem können selbstverständlich andere Stoffe, als die oben erwähnten, auch in andere spezifische Formen gebracht werden, ohne sich von der technischen Bedeutung der ersten Erfindung der vorliegenden Anmeldung zu entfernen.
  • Beispiel 1
  • Der folgende Gleittest wurde ausgeführt, um Vorteile der ersten Erfindung der vorliegenden Anmeldung zu prüfen. Insbesondere, ob außergewöhnlicher Lärm zum Zeitpunkt der relativen Rotation von Wellen und Sintermetalllagern ohne Schmiermittel auftritt oder nicht und ein Zustand der Übertragung auf Wellenoberflächen (Schmelzen nach Übertragung) wurden bestätigt. Es ist zu beachten, dass der Gleittest in einem Zustand ausgeführt wurde, in dem die Sintermetalllager absichtlich durch die Wirkung eines Momentes, das von einer ungleichgewichtigen Last herrührte, einer Verlagerung unterworfen wurde.
  • In diesem Test bestanden die Wellen aus Eisen (SKD11 oder SUS420J). Weiterhin bestanden die beiden Sintermetalllager aus einem Sintermetall auf Kupfer-Eisen-Basis (der Anteil einer Eisenkomponente betrug 40 Gewichtsprozent). Wie oben beschrieben, wurde ein Harzfilm ausgebildet, der sich in Abhängigkeit von der relativen Gleitbewegung der Welle von einem Lagerkörper ablösen und an einer äußeren Begrenzungsfläche der Welle anhaften kann. Eins der vorbereiteten Sintermetalllager verfügte über eine Gleitfläche, die aus dem oben erwähnten Harzfilm bestand (Beispiel) und ein anderes der vorbereiteten Sintermetalllager verfügte über eine Gleitfläche, die aus dem Sintermetall selbst bestand (Vergleichsbeispiel). Der Gleittest wurde unter Verwendung dieser Sintermetalllager ausgeführt.
  • Die folgende Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse des Tests. Wie der Tabelle zu entnehmen ist, wurde bestätigt, dass außergewöhnlicher Lärm 5 Minuten nach dem Start der Gleitbewegung in einem herkömmlichen Sintermetalllager frei von einem festgelegten Harzfilm (Vergleichsbeispiel) auftrat. Weiterhin wurde infolge einer Prüfung der äußeren Begrenzungsfläche der Welle nach dem Gleittest bestätigt, dass Kupfer, das die Gleitfläche des Sintermetalllagers bildete, an der äußeren Begrenzungsfläche haftete. Dagegen wurde beim mit einem festgelegten Harzfilm versehenen Sintermetalllager das Auftreten außergewöhnlichen Lärms bis zum Ende des Gleittests nicht bestätigt. Außerdem wurde festgestellt, dass Teile des Harzfilms, der auf dem Lagerkörper ausgebildet worden war, über die äußere Begrenzungsfläche der Welle nach dem Test verstreut waren. Teile des Harzfilms hinderten das Kupfer wahrscheinlich daran, am Eisen anzuhaften. [Tabelle 1]
    Vergleichsbeispiel Beispiel
    Gleitfläche Sintermetall (auf Kupfer-Eisen-Basis) Harzfilm (Akrylharz)
    Auftreten außergewöhnlichen Lärms festgestellt (5 Minuten nach Testbeginn) Nein (über 180 Minuten)
    Oberfläche der Welle erhebliche Übertragung von Kupfer keine Übertragung von Kupfer (nur Harz übertragen)
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform einer zweiten Erfindung der vorliegenden Anmeldung unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 beschrieben. Hier wird als Beispiel ein Fall beschrieben, in dem ein Wellenorgan einschließlich eines Wellenkörpers auf Eisenbasis mit einem Sinterlager auf Kupfer-Eisen-Basis verwendet wird.
  • 4 ist eine vertikale Teilschnittansicht einer Gleitlagereinheit 11 nach einer Ausführungsform der zweiten Erfindung der vorliegenden Anmeldung. In dieser Ausführungsform umfasst die Gleitlagereinheit 11 ein Sintermetalllager 12 und ein Wellenorgan für Gleitlagereinheiten (hierunter einfach als Wellenorgan bezeichnet) 13, das entlang einer inneren Begrenzungsfläche des Sintermetalllagers 12 angeordnet ist. Eine Gleitfläche 14 ist in einem Bereich einer äußeren Begrenzungsfläche des Wellenorgans 13 angeordnet, der einer inneren Begrenzungsfläche des Sintermetalllagers 12 gegenüberliegt. Außerdem ist eine große Zahl an Poren (innere Poren 15) im Sintermetalllager 12 ausgebildet und diese inneren Poren 15 sind mit einem Schmieröl getränkt. Wie beispielsweise in 5 dargestellt, steht diese große Zahl innerer Poren 15 mit Oberflächenöffnungen 16 in Verbindung, die in der inneren Begrenzungsfläche des Sintermetalllagers 12 ausgebildet sind. Entsprechend der relativen Rotation des Wellenorgans 13 sickert das Schmieröl, das in den inneren Poren 15 zurückgehalten wird, durch die Oberflächenöffnungen 16 in einen Zwischenraum mit der Gleitfläche 14 (Lagerspiel).
  • 5 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Bereichs B in 4, nämlich um die Gleitfläche 14 des Wellenorgans 13 herum. Wie in 5 dargestellt, umfasst das Wellenorgan 13 einen Wellenkörper aus Metall 17 und einen Harzfilm 18, der in bestimmten Bereichen einer Oberfläche des Wellenkörpers 17 ausgebildet ist, nämlich mindestens in einem Bereich (einige Teile der äußeren Begrenzungsfläche), der als Gleitfläche 14 für die Gleitbewegung relativ zum Sintermetalllager 12 dienen soll.
  • Außerdem wird das Sintermetalllager 12 durch Pressformen einer Art oder von zwei oder mehr Arten von Metallpulvern (einschließlich sowohl einzelner Metalle, als auch von Legierungen) als Rohmaterialien und danach deren Sinterung hergestellt. In dieser Ausführungsform besteht das Sintermetalllager 12 aus zwei Arten von Metallpulvern, nämlich einem Kupferpulver und einem Eisenpulver, als Rohmaterialien. Wie in 5 dargestellt, hat das Sintermetalllager 12 also eine Struktur, in der ein Gemisch 19, das überwiegend aus Kupfer besteht (hierunter einfach als Kupfergemisch bezeichnet), und ein anderes Gemisch 20, das überwiegend aus Eisen besteht (hierunter einfach als Eisengemisch bezeichnet) miteinander gemischt sind. In diesem Fall besteht der Bereich, der der Gleitfläche 14 gegenüberliegt (innere Begrenzungsfläche des Sintermetalllagers 12) aus dem Kupfergemisch 19 und dem Eisengemisch 20.
  • In diesem Fall ist der Harzfilm 18 in den festgelegten Bereichen der Oberfläche des Wellenkörpers 17 anhaftend ausgebildet. Wie unten beschrieben, sind Werkstoff, Filmdicke, Filmbildungsbedingungen und dergleichen des Harzfilms 18 derart festgesetzt, dass sich Teile des Harzfilmes 18 in Abhängigkeit von der relativen Gleitbewegung relativ zum Sintermetalllager 12 vom Wellenkörper 17 (Wellenorgan 13) ablösen, und dass andere Teile des Harzfilms 18, die vor allem mit dem Kupfergemisch 19 in Gleitberührung kommen, das über geringere Hafteigenschaften gegenüber dem Harzfilm 18 verfügt, als der Wellenkörper 17, sich so wenig wie möglich ablösen. Selbstverständlich können die Hafteigenschaften des Harzfilms 18 gegenüber dem Sintermetalllager 12 und dem Wellenkörper 17 unter Berücksichtigung der Verwendungsbedingungen des Lagers, wie etwa Rotationsgeschwindigkeit und Last (Oberflächendruck, der während der Rotation auf die Gleitfläche 14 ausgeübt wird) auf dem Wellenorgan 13 festgelegt werden. Außerdem müssen die Werkstoffe für den Wellenkörper 17 und das Sintermetalllager 12 unter Berücksichtigung nicht nur der Hafteigenschaften gegenüber dem Harzfilm 18 gewählt werden, sondern auch anderer Faktoren (Festigkeit, Starrheit, Abriebfestigkeit, Leitfähigkeit, Verarbeitbarkeit, Quellen (durch Schmieröl bewirkte Harzveränderung) und dergleichen). Die Werkstoffe für den Wellenkörper 17 und das Sintermetalllager 12 können also zunächst in Abhängigkeit von diesen Faktoren bestimmt werden und dann das Harz, das die oben erwähnte Bedingung erfüllt, ausgewählt werden.
  • Im Folgenden wird die Verlagerung des Harzfilms 18 beschrieben. Wie in 5 dargestellt, befindet sich nach Ausbildung des Harzfilms 18 in den festgesetzten Bereichen der Oberfläche des Wellenkörpers 17 und vor der relativen Rotation gegenüber dem Sintermetalllager 12 der gesamte Harzfilm 18 anhaftend am Wellenkörper 17. Wenn dann in diesem Zustand das Wellenorgan 13 und das Sintermetalllager 12 relativ zueinander in Rotation versetzt werden, kommen die innere Begrenzungsfläche des Sintermetalllagers 12 und der Harzfilm 18 in Gleitberührung miteinander. Entsprechend der Gleitberührung werden, wie beispielsweise in 6 dargestellt, Teile des Harzfilms 18, der die Gleitfläche 14 bildet, vom Wellenkörper 17 abgelöst (Ablösung), und Teile einer äußeren Begrenzungsfläche des Wellenkörpers 17, die den so abgelösten Teilen entsprechen, werden freigelegt. In dieser Ausführungsform hat der Harzfilm 18 eine geringere Tendenz, sich in Bereichen abzulösen, die vor allem mit dem Kupfergemisch 19 in Berührung kommen, das über relativ geringe Hafteigenschaften gegenüber dem Harzfilm 18 verfügt, und die Tendenz des Harzfilms 18 zum Ablösen ist in Bereichen größer, die vor allem mit dem Eisengemisch 20 in Gleitberührung kommen, das über relativ hohe Hafteigenschaften gegenüber dem Harzfilm 18 verfügt.
  • In dieser Hinsicht besteht der Wellenkörper 17, der dafür gefertigt wurde, als Grundlage des Wellenorgans 13 zu dienen, angesichts der erforderlichen Festigkeit, Starrheit, Verarbeitbarkeit und dergleichen, aus einem Metall auf Eisenbasis, wie etwa SUS. Wenn der Wellenkörper 17 beispielsweise aus SUS besteht, wird ein Harz für den Harzfilm 18 verwendet, das über bessere Hafteigenschaften gegenüber SUS (Wellenkörper 17) verfügt, als gegenüber Kupfer (Kupfergemisch 19). Sodann können, in Abhängigkeit von der Kombination des Harzes, das für den Harzfilm 18 verwendet wurde, mit den entsprechenden Metallen zur gleichen Zeit, wenn die Teile des Harzfilms 18, die vom Wellenkörper 17 gelöst wurden, abgelöst werden, die so abgelösten Teile wie sie sind an der Oberfläche des Metallgemisches anhaften, das über relativ hohe Hafteigenschaften gegenüber dem Harzfilm 18 verfügt. Mit anderen Worten können Harze mit Hafteigenschaften gegenüber anderen Metallgemischen (Eisengemisch 20 in diesem Fall) ähnlich denen gegenüber dem Wellenkörper 17 oder besser als gegenüber dem Wellenkörper 17 verwendet werden. Als Harze, die die beiden oben erwähnten Bedingungen erfüllen, können warmaushärtende Harze, wie Akrylharz, Epoxidharz, Phenolharz und ungesättigtes Polyesterharz als Beispiel genannt werden. Weiterhin ist von diesen Harzen in dem Fall, dass die Gleitlagereinheit 11 aus einem Sintermetall auf Kupfer-Eisen-Basis besteht und der Wellenkörper 17 aus einem Metall auf Eisenbasis, wie SUS besteht, wie oben in dieser Ausführungsform beschrieben, ein Akrylharz geeignet, das über eine hervorragende Haftfestigkeit zwischen Eisen und Eisen im Vergleich zu seiner Haftfestigkeit zwischen Kupfer und Kupfer verfügt.
  • In der wie oben beschrieben aufgebauten Gleitlagereinheit 11 sickert das Schmieröl, das in der großen Zahl innerer Poren zurückgehalten wird, in Abhängigkeit von der relativen Rotation des Wellenorgans 13 durch die Oberflächenöffnungen 16 auf die Gleitfläche 14 aus. Auf diese Weise wird ein Schmierölfilm zwischen dem Wellenorgan 13 und dem Sintermetalllager 12 (Lagerspiel) gebildet und das Wellenorgan 13 wird durch Vermittlung des Schmierölfilms drehbar gelagert.
  • Sodann kommen in Abhängigkeit von der relativen Rotation des Wellenorgans 13 die am Wellenorgan 13 ausgebildete Gleitfläche 14 und die innere Begrenzungsfläche des Sintermetalllagers 12 in Gleitberührung miteinander. Dadurch werden die Teile des Harzfilms 18, der die Gleitfläche 14 bildet, vom Wellenkörper 17 abgelöst. Auf diese Weise wird, wie in 6 dargestellt, äußere Begrenzungsfläche des Wellenorgans 13 durch freigelegte Teile der äußeren Begrenzungsfläche des Wellenkörpers 17 und nicht abgelöste Teile des auf dem Wellenkörper 17 verbleibenden Harzfilms 18 neu strukturiert. In diesem Fall werden viele der abgelösten Teile überwiegend in Bereichen gefunden, die mit dem Eisengemisch 20 des Sintermetalllagers 12 in Gleitberührung kommen. Viele der nicht abgelösten, verbleibenden Teile des Harzfilms 18 finden sich in Bereichen, die mit dem Kupfergemisch 19 in Gleitberührung kommen. In diesem Zusammenhang hat von den beiden Metallgemischen, die das Sintermetalllager 12 bilden, das Kupfergemisch 19 derartige Eigenschaften, dass es vom Wellenkörper 17, der aus SUS besteht, leichter beschnitten wird und an ihm anhaftet, als das Eisengemisch 20. Deshalb ist erforderlich, eher Berührung zwischen dem Wellenkörper 17 und dem Kupfergemisch 19 zu vermeiden, als Berührung zwischen dem Wellenkörper 17 und dem Eisengemisch 20. Wenn also das Wellenorgan 13 und das Sintermetalllager 12 im in 6 dargestellten Zustand gleitender Rotation unterworfen werden, gelangen die Teile des Harzfilms 18, die unabgelöst auf dem Wellenkörper 17 bleiben, vor allem mit dem Kupfergemisch 19 in Gleitberührung. Außerdem werden verbleibende Teile des Harzfilms 18 oder andere Teile des Harzfilms 18, die abgelöst und versetzt wurden, zwischen das Wellenorgan 13 und das Sintermetalllager 14 eingeschoben, insbesondere in Gleitberührungsbereichen in Bezug auf das Eisengemisch 20, und diese Teile des Harzfilms 18 werden gedehnt und verbreitert. Auf diese Weise wird das Kupfergemisch daran gehindert, an der äußeren Begrenzungsfläche des Wellenkörpers 17 anzuhaften und damit wird Klumpenbildung des Kupfergemisches 19 vermieden. Als Folge davon wird die Entstehung außergewöhnlichen Lärms verhindert.
  • Außerdem wird in dieser Ausführungsform das Sintermetalllager 12, bestehend aus dem Kupfergemisch 19 und dem Eisengemisch 20, durch Mischen, Pressen und Backen des Kupferpulvers und des Eisenpulvers gefertigt. Das Kupfergemisch 19 und das Eisengemisch 20 sind also über eine innere Begrenzungsfläche, die der Gleitfläche 14 gegenüberliegt, gleichmäßig verteilt. Infolgedessen kann die Klumpenbildung des Kupfers auf der gesamten Gleitfläche 14 verhindert werden und damit wird die Entstehung außergewöhnlichen Lärms noch zuverlässiger verhindert. Wenn außerdem die abgelösten Teile des Harzfilms 18 am Eisengemisch 20 des Sintermetalllagers 12 haften, gelangen die abgelösten Teile des Harzfilms 18 nicht als Verunreinigungen ins Schmieröl. Infolgedessen wird verhindert, dass die Wirkung des Schmieröls beeinträchtigt wird.
  • Das wie oben beschrieben aufgebaute Wellenorgan 13 für Gleitlagereinheiten wird in einem Schritt der Herstellung des Wellenkörpers 17 und einem Schritt der Ausbildung des Harzfilms 18 in den festgelegten Bereichen der Oberfläche des so gefertigten Wellenkörpers 17 hergestellt. In dieser Hinsicht kann der Wellenkörper 17 folgendermaßen hergestellt werden: Vorformen eines metallischen Rohmaterials wie SUS durch Schmieden oder dergleichen; dann Schleifen seiner gesamten Oberfläche; und schließlich Ausführung eines Endbearbeitungsvorganges wie Polieren in einem Bereich, der als Gleitfläche 14 dienen soll (Bereich, in dem der Harzfilm 18 ausgebildet wird). Außerdem kann eine Außenform des Wellenkörpers 17 in gewissem Maße durch ein spanabhebendes Verfahren wie Beschneiden geformt werden und dann durch Schleifen, Polieren oder Ähnliches auf die endgültige Form gebracht werden. Selbstverständlich kann der Wellenkörper 17 in anderen Verarbeitungsschritten hergestellt werden. Beispielsweise kann der Wellenkörper 17 durch Kalibrieren bestimmter Bereiche einer Oberfläche eines Sintermetalls, das als Rohmaterial verwendet wird, hergestellt werden.
  • Sodann wird der Harzfilm 18 durch Verfestigung eines flüssigen Harzes als Werkstoff des Harzfilms 18 ausgebildet, das auf die festgelegten Teile der Oberfläche des Wellenkörpers 17 aufgetragen wird, der in den oben erwähnten Schritten gefertigt wurde. In diesem Zusammenhang werden prinzipiell beliebige spezifische Formungsverfahren angewandt, sofern nur die Gleitfläche 14 aus dem Harzfilm 18 gebildet werden kann, und Formungsverfahren für den Harzfilm 18 sind nicht sonderlich eingeschränkt. So kann der Harzfilm 18 beispielsweise folgendermaßen ausgebildet werden: Eintauchen des Wellenkörpers 17 in das flüssige Harz als Werkstoff für den Harzfilm 18; Entnahme des Wellenkörpers 17 aus dem flüssigen Harz in einer senkrechten Richtung (die Filmdicke wird verringert, wenn der Wellenkörper 17 langsam herausgenommen wird); und dann Härten des flüssigen Harzes, das an der Oberfläche des Wellenkörpers 17 haftet, so wie es ist durch Auslösen einer geeigneten Härtungsreaktion durch Erwärmen oder Ähnliches. Außerdem ist erforderlich, dass der Harzfilm 18 derart ausgebildet wird, dass er sich zum Zeitpunkt der Gleitbewegung teilweise ablöst, und daher kann das oben erwähnte flüssige Harz in Nebelform aufgetragen werden, etwa durch Sprühen oder dergleichen. Dadurch kann der Harzfilm 18 auf dem Wellenkörper 17 ausgesprochen dünn ausgebildet werden. Wenn der Harzfilm 18 dünner wird, verringert sich sein Einfluss auf die Abmessungstoleranz des Lagerspiels. Es ist also vorteilhaft, als Verfahren zum Auftragen eines warmaushärtenden Harzes, das beim Härten zu einem dünnen Film schrumpft, ein Aufsprühverfahren anzuwenden. Auch bei Anwendung eines beliebigen anderen Verfahrens kann der Harzfilm 18 verglichen mit einem Fall, in dem der Harzfilm 18 durch Spritzguss geformt wird, zu geringen Kosten ausgebildet werden. Selbstverständlich braucht der Harzfilm 18 nur dafür ausgebildet werden, die Gleitfläche 14 zu bilden, und es ist also nicht erforderlich, den Harzfilm 18 auf allen Oberflächen des Wellenkörpers 17 auszubilden. Es sei darauf hingewiesen, dass es insbesondere nicht erforderlich ist, den Werkstoff des Harzfilms 18 auf warmaushärtendes Harz einzuschränken, insofern die oben erwähnte Filmbildungsbedingung erfüllt wird, und ein thermoplastisches Harz kann verwendet werden.
  • Durch Kombination des wie oben beschrieben hergestellten Wellenorgans 13 mit dem ihm entsprechenden Sintermetalllager 12 wird die in 4 dargestellte Gleitlagereinheit 11 fertiggestellt.
  • Es ist zu beachten, dass die wie oben beschrieben hergestellte Gleitlagereinheit so wie sie ist geliefert werden kann, d. h. als Endprodukt in dem Zustand geliefert werden kann, der in 5 dargestellt ist. Die Gleitlagereinheit 11 kann jedoch, wie beispielsweise in 6 dargestellt, mit einem Harzfilm 18 ausgebildet werden, der durch Unterlaufen einer geeigneten gleitenden Rotation, etwa Einlaufen, teilweise abgelöst wurde, und einem anderen, neuen Sintermetalllager 12, die miteinander kombiniert werden, um als Endprodukt geliefert zu werden.
  • Hierüber wurde die Ausführungsform der zweiten Erfindung der vorliegenden Anmeldung beschrieben. In dieser Hinsicht ist selbstverständlich der Wellenkörper für Gleitlagereinheiten nach der Erfindung der vorliegenden Anmeldung nicht auf eine oben als Beispiel beschriebene Form eingeschränkt und jede Form kann im Rahmen der Erfindung der vorliegenden Anmeldung verwendet werden. Dasselbe gilt für das Herstellungsverfahren für den Wellenkörper für Gleitlagereinheiten.
  • Außerdem können selbstverständlich andere Gegenstände, als der Wellenkörper 13 (wie etwa die Zusammensetzung des und ein Herstellungsverfahren für das Sintermetalllager 12 und eine Art Schmiermittel einschließlich Schmieröl) in andere spezifische Formen gebracht werden, ohne sich von der technischen Bedeutung der zweiten Erfindung der vorliegenden Anmeldung zu entfernen.
  • Beispiel 2
  • Der folgende Gleittest wurde ausgeführt, um die Vorteile der zweiten Erfindung der vorliegenden Anmeldung zu prüfen. Insbesondere, ob außergewöhnlicher Lärm zum Zeitpunkt der relativen Rotation von Wellen und Sintermetalllagern ohne Schmiermittel auftritt oder nicht und ein Zustand der Übertragung auf innere Begrenzungsflächen von Lagern (Schmelzen nach Übertragung) wurden bestätigt. Es ist zu beachten, dass der Gleittest in einem Zustand ausgeführt wurde, in dem die Sintermetalllager absichtlich durch die Wirkung eines Momentes, das von einer ungleichgewichtigen Last herrührte, einer Verlagerung unterworfen wurde.
  • In diesem Test bestanden beide Sintermetalllager aus einem Sintermetall auf Kupfer-Eisen-Basis (der Anteil eines Eisenbestandteils betrug 40 Gewichtsprozent). Ein Wellenkörper als Basis jedes der Wellenkörper bestand aus Eisen (SKD11 oder SUS420J). Ein Harzfilm, der sich in Abhängigkeit von der relativen Gleitbewegung relativ zu jedem der Sintermetalllager vom Wellenkörper ablöst und bessere Anhafteigenschaften gegenüber dem Wellenkörper hat, als gegenüber einem der Metallgemische (Kupfergemisch) jedes der Sintermetalllager, wurde auf dem Wellenkörper ausgebildet. Eins der vorbereiteten Sintermetalllager verfügte über eine Gleitfläche, die aus dem oben erwähnten Harzfilm bestand (Beispiel), und das andere der vorbereiteten Sintermetalllager über eine Gleitfläche, die aus der äußeren Begrenzungsfläche des Wellenkörpers bestand (Vergleichsbeispiel). Der Gleittest erfolgte unter Verwendung dieser Sintermetalllager. Für den Harzfilm wurde ein Akrylharz verwendet.
  • Die folgende Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse des Tests. Wie der Tabelle zu entnehmen ist, wurde bestätigt, dass außergewöhnlicher Lärm 5 Minuten nach dem Start der Gleitbewegung auftrat, wenn ein herkömmliches Wellenorgan frei von einem festgelegten Harzfilm (Vergleichsbeispiel) verwendet wird. Weiterhin wurde infolge einer Prüfung der Gleitfläche (äußere Begrenzungsfläche) des Wellenorgans nach dem Gleittest bestätigt, dass Kupfer, das die Gleitfläche des Sintermetalllagers bildete, an der Gleitfläche haftete. Als dagegen das Wellenorgan verwendet wurde, das mit einem festgelegten Harzfilm versehen war, wurde das Auftreten außergewöhnlichen Lärms bis zum Ende des Gleittests nicht bestätigt. Wenn außerdem auch Teile des Harzfilms, der auf dem Wellenkörper ausgebildet war, nach dem Test an der äußeren Begrenzungsfläche der Welle verblieben, wurde Anhaften von Kupfer nicht festgestellt. Wenn sich auch der Harzfilm relativ zu einem Zustand vor der Gleitbewegung teilweise ablöste, hinderten wahrscheinlich die Teile des Harzfilms, die nicht abgelöst wurden, das Kupfer daran, am Wellenkörper anzuhaften. [Tabelle 2]
    Vergleichsbeispiel Beispiel
    Gleitfläche der Wellenkörper selbst (auf Eisenbasis) Harzfilm (Akrylharz)
    Auftreten außergewöhnlichen Lärms festgestellt (5 Minuten nach Testbeginn) Nein (über 180 Minuten)
    Oberfläche der Welle erhebliche Übertragung von Kupfer keine Übertragung von Kupfer (nur Harz übertragen)
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Sintermetalllager
    2
    Welle
    3
    Gleitfläche
    4
    innere Pore
    5
    Lagerkörper
    6
    Harzfilm
    7
    Oberflächenöffnung
    8
    Kupfergemisch
    9
    Eisengemisch
    10
    Harzfilmteil
    11
    Gleitlagereinheit
    12
    Sintermetalllager
    13
    Wellenorgan
    14
    Gleitfläche
    15
    innere Pore
    16
    Oberflächenöffnung
    17
    Wellenkörper
    18
    Harzfilm
    19
    Kupfergemisch
    20
    Eisengemisch

Claims (12)

  1. Sintermetalllager, umfassend: eine Gleitfläche für eine Welle; einen Sintermetalllagerkörper, bestehend aus einem anderen Metallgemisch, als einem Metallgemisch der Welle, und eine große Zahl innerer Poren umfassend; und einen Harzfilm, der in bestimmten Bereichen einer Oberfläche des Sintermetalllagerkörpers ausgebildet ist und die Gleitfläche bildet, wobei der Harzfilm derart ausgebildet ist, dass Oberflächenöffnungen, die mit der großen Zahl innerer Poren in Verbindung stehen, offen gehalten werden und sich der Harzfilm in Abhängigkeit von der relativen Gleitbewegung relativ zur Welle teilweise vom Sintermetalllagerkörper ablöst, um an einer Oberfläche der Welle zu haften.
  2. Sintermetalllager nach Patentanspruch 1, in dem das Metallgemisch des Sintermetalllagerkörpers mindestens zwei Arten von Metallen umfasst, die jeweils verschiedene Hafteigenschaften gegenüber dem Harzfilm aufweisen, und wobei sich der Harzfilm von einer der mindestens zwei Arten von Metallen, die das Metallgemisch bilden, zum Zeitpunkt der relativen Gleitbewegung relativ zur Welle ablöst und an einer anderen der mindestens zwei Arten von Metallen haften bleibt.
  3. Sintermetalllager nach Patentanspruch 1 oder 2, in dem der Harzfilm aus einem Harz besteht, das über bessere Hafteigenschaften gegenüber der Welle verfügt, als gegenüber dem Sintermetalllagerkörper.
  4. Sintermetalllager nach Patentanspruch 3, in dem der Harzfilm aus einer Art Harz besteht, das aus der Gruppe, bestehend aus Akrylharz, Epoxidharz, Phenolharz und ungesättigtem Polyesterharz, ausgewählt wurde.
  5. Sintermetalllager nach irgendeinem der Patentansprüche 1 bis 4, in dem ein Schmieröl in die große Zahl innerer Poren eingebracht wurde.
  6. Lagervorrichtung, umfassend: das Sintermetalllager nach irgendeinem der Patentansprüche 1 bis 5; und eine Welle, die entlang der inneren Begrenzungsfläche des Sintermetalllagers angeordnet ist.
  7. Wellenorgan für Gleitlagereinheiten zum Gebrauch in einem Sintermetallgleitlager, eine Art eines Metallgemisches oder zwei oder mehr Arten von Metallgemischen aufweisend, umfassend: eine Gleitfläche für die Bewegung relativ zum Sintermetallgleitlager; einen Wellenkörper aus Metall; und einen Harzfilm, der auf bestimmten Teilen einer Oberfläche des Wellenkörpers aus Metall ausgebildet ist und die Gleitfläche bildet, wobei der Harzfilm aus einem Harz besteht, das über bessere Hafteigenschaften gegenüber dem Wellenkörper aus Metall verfügt, als gegenüber einer bestimmten der einen Art von Metallgemisch oder der zwei oder mehr Arten von Metallgemischen, die das Sintermetallgleitlager bilden, und der Harzfilm sich nur teilweise in Abhängigkeit von der relativen Gleitbewegung relativ zum Sintermetallgleitlager vom Wellenkörper aus Metall ablöst.
  8. Wellenorgan für Gleitlagereinheiten nach Patentanspruch 7, in dem der Harzfilm aus einer Art von Harz besteht, das aus der Gruppe, bestehend aus Akrylharz, Epoxidharz, Phenolharz und ungesättigtem Polyesterharz, ausgewählt wurde.
  9. Gleitlagereinheit, umfassend: das Wellenorgan nach Patentanspruch 7 oder 8; und ein Sintermetallgleitlager mit einer inneren Begrenzungsfläche, entlang der das Wellenorgan angeordnet ist.
  10. Gleitlagereinheit nach Patentanspruch 9, in der das Sintermetallgleitlager ein Metallgemisch umfasst, das überwiegend aus Kupfer besteht.
  11. Gleitlagereinheit nach Patentanspruch 9 oder 10, in der das Sintermetallgleitlager zwei oder mehr Arten von Metallgemischen umfasst, die jeweils unterschiedliche Hafteigenschaften gegenüber dem Harzfilm aufweisen.
  12. Gleitlagereinheit nach irgendeinem der Patentansprüche 9 bis 11, in dem ein Schmieröl in innere Poren des Sintermetallgleitlagers eingebracht ist.
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