DE112011104685T5

DE112011104685T5 - Gleitlager und mit diesem versehene Baumaschine

Info

Publication number: DE112011104685T5
Application number: DE112011104685T
Authority: DE
Inventors: Hideki Akita; Osamu Gokita; Yasuchika Nagai; Shigeyuki Sakurai
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-12-05
Publication date: 2013-10-02
Also published as: KR101872908B1; US20130279835A1; CN103299093A; US8821022B2; WO2012093536A1; JP2012145138A; CN103299093B; KR20140023880A; JP5535093B2

Abstract

Es werden ein neuartiges Gleitlager und eine mit diesem versehene Baumaschine bereitgestellt, wobei das Gleitlager imstande ist, eine ausgezeichnete Gleitleistung über einen langen Zeitraum hinweg aufrechtzuerhalten und eine ausgezeichnete Festigkeit zeigt. Ein Gleitlager (100) beinhaltet zumindest eine Buchse (10) und ein Wellenteil (20), wobei das Wellenteil (20) mit einem Schmierfett-Zuführungsweg (70) versehen ist, um Schmierfett (G) von außen zu den Gleitflächen des Wellenteils (20) und der Buchse (10) zuzuführen, wobei die Buchse (10) aus einem porösen gesinterten Metall ausgebildet ist und ein Zersetzungskatalysator (S) an die Gleitfläche der Buchse (10) angehaftet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleitlager, das für eine breite Vielfalt allgemeiner Maschinen verwendet wird, und insbesondere ein Gleitlager, das unter schwierigen Schmierbedingungen eingesetzt werden kann, welche hohen Kontaktdruck und Niedriggeschwindigkeitsgleiten einschließen (beispielsweise ein Gleitlager, das in einer Baumaschine, wie etwa einem Hydraulikbagger oder einer Baggerschaufel, verwendet wird), und betrifft ebenfalls eine mit derartigen Gleitlagern ausgestattete Baumaschine.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Im Allgemeinen besitzt eine Baumaschine, wie etwa ein Hydraulikbagger, eine Anzahl Gleitlager, die unter Bedingungen eingesetzt werden, welche hohen Kontaktdruck und Niedriggeschwindigkeitsgleiten einschließen. Beispielsweise ist, wie in 5 gezeigt, ein konventioneller Hydraulikbagger 200 so konfiguriert, dass er einen Arm 210 mit einer Schaufel 220 hat, die drehbar mit einem distalen Ende des Arms 210 verbunden ist. Der Arm und die Schaufel werden jeweils von mehreren hydraulischen Zylindern 230 angetrieben. Kopplungsbereiche zwischen dem Arm 210 und der Schaufel 220 sowie Enden der hydraulischen Zylinder 230 sind jeweils drehbar von Gleitlagern 300 getragen.
Während des Baggerns werden die an den vorstehend beschriebenen Positionen eingesetzten Gleitlager 300 einem extrem hohen Kontaktdruck an Gleitflächen zwischen Buchsen und Wellenteilen in den Gleitlagern 300 ausgesetzt und die Buchsen und Wellenteile gleiten in Bezug aufeinander mit niedriger Geschwindigkeit. Somit begegnen die Kontaktflächen (Gleitflächen) zwischen den Buchsen und Wellenteilen schwierigen Schmierbedingungen und daher treten mit Wahrscheinlichkeit ein Festfressen, Zerkratzen, ungleichmäßiger Verschleiß und andere Probleme aufgrund mangelnder Schmierung auf.
Zur Vermeidung dieser Probleme schlägt der Stand der Technik, wie in den nachstehend genannten Patentdokumenten 1 und 2 offenbart, eine Buchse aus poröser gesinterter Legierung vor, die als Buchse im Gleitkontakt mit dem Wellenteil verwendet wird und als ihre Hauptbestandteile Fe und Cu beinhaltet. Die Buchse aus gesinterter Legierung wird vorab mit Schmieröl von hoher Viskosität imprägniert, so dass das imprägnierte Schmieröl unter Druck und Reibungshitze während des Gleitens auf die Gleitfläche sickert. Dies verhindert den Mangel des Schmieröls an der Gleitfläche und ähnliche Probleme.
LISTE MIT REFERENZEN ZUM STAND DER TECHNIK
Patentdokumente

PATENTDOKUMENT 1: Japanisches Patent Nr. 2832800
PATENTDOKUMENT 2: Japanisches Patent Nr. 5414416

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Von der Erfindung zu lösende Probleme
Wenn jedoch eine gesinterte Legierungsbuchse, die vorab mit Schmieröl imprägniert wird, verwendet wird, gibt es eine Grenze der Imprägnierungskapazität (Volumen) für das Schmieröl. Daher ist es notwendig, die gesinterte Legierungsbuchse häufig durch eine neue gesinterte Legierungsbuchse, die ebenfalls mit Schmieröl imprägniert ist, zu ersetzen, bevor das Schmieröl verbraucht ist. Um dies zu vermeiden, kann die Porosität der gesinterten Legierungsbuchse erhöht werden, um eine größere Menge Schmieröl unterzubringen. Jedoch verschlechtert diese Vorgehensweise beträchtlich die Festigkeit der Buchse und würde zu einer Bruchursache werden. Darüber hinaus ist eine Arbeitslast erforderlich, um die Buchse vorab mit dem Schmieröl zu imprägnieren, und die Handhabung einer solchen Buchse ist schwierig, da sich das imprägnierte Schmieröl in der Umgebung verteilen könnte, beispielsweise, wenn die Buchse eingebaut wird.
Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um diese Probleme anzugehen, und es ist ihre Aufgabe, ein neuartiges Gleitlager bereitzustellen, das eine ausgezeichnete Gleitleistung über einen langen Zeitraum ohne Buchsenaustauscharbeit und Ölimprägnierungsarbeit aufrechterhalten und eine ausgezeichnete Festigkeit zeigen kann, und eine mit solchen Gleitlagern ausgestattete Baumaschine bereitzustellen.
Mittel zur Lösung der Probleme
Um diese Probleme anzugehen, stellt ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Gleitlager bereit, das eine Bürste beinhaltet, die aus einem porösen gesinterten Metall hergestellt ist, ein Wellenteil, das in ein axiales Loch der Buchse eingefügt ist, um in Bezug auf die Buchse zu gleiten, Schmierfett zum Schmieren von Gleitflächen des Wellenteils und der Buchse, einen Schmierfett-Zuführungsweg, der im Wellenteil ausgebildet ist, um das Schmierfett von außen den Gleitflächen des Wellenteils und der Buchse zuzuführen, und einen Zersetzungskatalysator, der in der Gleitfläche der Buchse zum Zersetzen des Schmierfetts vorgesehen ist, um ein Basisöl abzutrennen.
Eine derartige Konfiguration kann das Schmierfett, das als Schmiermittel dient, den Gleitflächen des Wellenteils und der Buchse durch den Schmierfett-Zuführungsweg von außen zuführen und das Schmierfett durchdringt direkt die Buchse, die das poröse gesinterte Metall ist, und wird in den Poren der Buchse zurückgehalten. Auch zersetzt der Zersetzungskatalysator an der Gleitfläche der Buchse das der Gleitfläche der Buchse zugeführte Schmierfett und trennt das Basisöl vom Schmierfett, so dass das Basisöl die Buchse von der Gleitfläche der Buchse trennt und in den Poren der Buchse erhalten bleibt.
Dementsprechend läuft das Schmieröl nicht aus, selbst wenn keine Buchsenaustauscharbeit und Ölimprägnierarbeit ausgeführt werden, und daher ist es möglich, eine ausgezeichnete Schmierleistung für eine lange Zeit aufrechtzuerhalten. Ferner ist es nicht notwendig, die Porosität des gesinterten Metalls, das als die Buchse verwendet wird, zum Zweck des Erhöhens einer Ölgehaltmenge im gesinterten Metall zu erhöhen, und daher kann das gesinterte Metall eine ausgezeichnete Festigkeit haben.
Da es nicht notwendig ist, die Buchse mit dem Schmieröl vorab zu imprägnieren, verteilt sich das Schmieröl nicht in der Umgebung, wenn die Buchse eingebaut wird, und dies macht die Handhabung einfach. Bevorzugt kann das in der vorliegenden Erfindung verwendete Schmierfett zumindest ein Basisöl und eine Seife, die ein Verdickungsmittel ist, enthalten, um es dem Zersetzungskatalysator zu ermöglichen, die Seife oder das Verdickungsmittel zu zersetzen und das Basisöl aus dem Schmierfett zu entfernen.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein weiteres Gleitlager bereit, wobei die Buchse des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung ein poröses gesintertes Metall ist, das eine Porosität von 2 bis 10 Vol.-% aufweist.
Mit einer derartigen Konfiguration ist die Porosität der Buchse, die relativ zum Wellenteil gleitet, kleiner als bei einem konventionellen gesinterten Körper und daher kann die Buchse eine größere Festigkeit als die konventionelle Struktur haben. Die Buchsenporosität ist auf 2 Vol.-% bis 10 Vol.-% eingestellt, da die Festigkeit beträchtlich fällt, wenn die Porosität über 10 Vol.-% liegt, und eine Imprägnierungskapazität oder -volumen für ein Schmiermittel dramatisch abnimmt und keine ausreichende Schmierleistung erwartet werden kann, wenn die Porosität weniger als 2 Vol.-% beträgt.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein weiteres Gleitlager zur Verfügung, wobei die Buchse des ersten oder zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung ein anorganisches feines Pulver aufweist, das an der Gleitfläche der Buchse haftet, wobei das anorganische feine Pulver eine Ölabsorptionseigenschaft besitzt.
Mit einer derartigen Konfiguration wird das auf der Gleitfläche der Buchse zugeführte Schmierfett oder das vom Schmierfett getrennte Basisöl vom Öl absorbierenden anorganischen feinen Pulver in die Buchse absorbiert, so dass das Schmierfett oder Basisöl die Buchse effizient durchdringt und in den Poren der Buchse zurückgehalten wird.
Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein weiteres Gleitlager bereit, wobei das anorganische feine Pulver des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung keramische Partikel beinhaltet oder (im Wesentlichen) aus keramischen Partikeln besteht.
Die Verschleiß- und Abriebfestigkeit der Gleitfläche der Buchse wird ferner durch Verwendung der keramischen Partikel, die einen hohen Festigkeitsgrad aufweisen, als das anorganische feine Pulver erhöht, das an die Gleitfläche der Buchse zu haften ist.
Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein weiteres Gleitlager bereit, wobei das anorganische feine Pulver des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung Schwefelverbindungspartikel beinhaltet oder (im Wesentlichen) aus Schwefelverbindungspartikeln besteht.
Die Gleitfähigkeit (Schmiereigenschaft) der Gleitfläche der Buchse wird weiter verbessert, indem die Schwefelverbindungspartikel als das anorganische feine Pulver verwendet werden, das an die Gleitfläche der Buchse zu heften ist.
Ein sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein weiteres Gleitlager bereit, wobei das anorganische feine Pulver des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung eine Verbindung der keramischen Partikel und Schwefelverbindungspartikel ist.
Die Verschleiß- und Abriebfestigkeit und die Gleitfähigkeit (Schmiereigenschaft) der Gleitfläche der Buchse wird weiter verbessert, indem die Verbindung der keramischen Partikel und der Schwefelverbindungspartikel als das anorganische feine Pulver, das an die Gleitfläche der Buchse zu haften ist, verwendet werden.
Ein siebter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein weiteres Gleitlager zur Verfügung, wobei das anorganische feine Pulver des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung veranlasst wird, mit einem Bindemittel an der Gleitfläche der Buchse zu haften.
Mit einer derartigen Konfiguration ist es möglich, das anorganische feine Pulver sicher an die Gleitfläche der Buchse zu haften und das Bindemittel selbst zu veranlassen, das Basisöl zur Einbehaltung des Basisöls zu absorbieren.
Ein achter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Baumaschine bereit, die mit einem Gleitlager ausgestattet ist, das dazu konfiguriert ist, unter hohem Kontaktdruck (mindestens 50 MPa) bei langsamer Gleitgeschwindigkeit (höchstens 3,0 m/min) verwendet zu werden, wobei das Gleitlager aus einem der vorstehend angegebenen Aspekte der vorliegenden Erfindung ausgewählt ist.
Wenn eines der Gleitlager gemäß den vorstehend angegebenen Aspekten als das Gleitlager verwendet wird, das unter extrem schwierigen Schmierbedingungen platziert ist, wie etwa hohem Kontaktdruck und langsamer Gleitgeschwindigkeit, wird die Zuverlässigkeit der relevanten Teile verbessert und die Baumaschine hat eine längere Lebensdauer.
Vorteile der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung hat das Wellenteil, das sich in Gleitkontakt mit der Buchse befindet, den Schmierfett-Zuführungsweg in Verbindung mit der Gleitfläche der Buchse, so dass es möglich ist, das Schmierfett der Gleitfläche der Buchse von außen in gewünschter Weise zuzuführen. Ebenfalls wird, da die Buchse aus dem porösen gesinterten Metall ausgebildet und der Zersetzungskatalysator an der Gleitfläche der Buchse vorgesehen ist, das der Gleitfläche der Buchse zugeführte Schmierfett vom Zersetzungskatalysator zersetzt und das Basisöl abgetrennt. Dann kann das Basisöl die Buchse von der Gleitfläche der Buchse leicht durchdringen und wird in den Poren der Buchse zurückgehalten. Infolgedessen ist es möglich, eine ausgezeichnete Schmierleistung für eine lange Zeitdauer ohne Buchsenaustauscharbeit und Schmierölimprägnierarbeit aufrechtzuerhalten. Ferner weist die Buchse eine ausgezeichnete Festigkeit auf, da die Porosität des gesinterten Metalls zur Beibehaltung des Schmieröls klein sein kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine vertikale Schnittansicht eines Gleitlagers 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische vergrößerte Ansicht, die den Teil A in 1 zeigt;
3 ist eine schematische vergrößerte Ansicht des Teils A in 2;
4 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Gleitlagers 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
5 veranschaulicht ein Beispiel einer Baumaschine (Hydraulikbagger oder Baggerschaufel), die mit den Gleitlagern 300 (100) ausgestattet ist.
ART UND WEISE DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Es werden nun Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Gleitlagers 100 gemäß der vorliegenden Erfindung. In den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine zylindrische Buchse, deren beide Enden offen sind. Ein rundstangenförmiges Wellenteil 20 verläuft drehbar durch ein axiales Loch der Buchse 10. Die Innenfläche der Buchse 10 befindet sich in Gleitkontakt mit der Außenfläche des Wellenteils 20 unter hohem Kontaktdruck (beispielsweise mehreren MPa bis zu mehreren zehn MPa) bei langsamer Geschwindigkeit (beispielsweise 3,0 m/min oder weniger), und diese Oberflächen definieren die Gleitflächen.
Die Buchse 10 ist in einem runden Vorsprung 30 aufgenommen. Innerhalb des runden Vorsprungs 30 sind Staubdichtungen 40 und 40 jeweils an beiden Enden der Buchse 10 eingepresst, um ein Eindringen von Fremdstoffen zu verhindern. An beiden Endflächen des runden Vorsprungs 30 sind jeweils Halter 50 und 51 vorgesehen, und Abstandsscheiben 52 und 52 sind in jeweiligen Lücken zwischen den Enden des runden Vorsprungs und der Halter eingefügt. O-Ringe 53 und 53 sind jeweils an den Außenumfängen der Lücken vorgesehen. Es sollte beachtet werden, dass der runde Vorsprung 30 und die Buchse 10 durch ein beliebiges Verfahren, das einem Fachmann auf dem Gebiet gut bekannt ist, fest miteinander in Eingriff sein können, beispielsweise durch Schrumpfpassen oder Kaltpassen.
Das Wellenteil 20 verläuft durch die Halter 50 und 51, die sich nahe den Enden des Wellenteils befinden, und ein Ende des Wellenteils ist nicht-drehbar durch einen Drehungsverhinderungsbolzen 60 fixiert, der sich durch einen der Halter 51 in einer Durchmesserrichtung des Halters erstreckt. Ein Schmierfett-Zuführungsweg 70 ist im Wellenteil 20 so ausgebildet, dass er von einer Endfläche des Wellenteils zu einer Seitenfläche des Wellenteils verläuft, und der Schmierfett-Zuführungsweg 70 ist mit Schmierfett G gefüllt. Ein Schmierfettnippel 80 ist in ein Ende des Schmierfett-Zuführungswegs 70 so eingeschraubt, dass der Schmierfett-Zuführungsweg 70 durch den Schmierfettnippel 80 abgedichtet ist, und die leichte Zuführung des Schmierfetts G von außen in den Schmierfett-Zuführungsweg 70 wird durch Entfernen des Schmierfettnippels ermöglicht. Das Schmierfett G im Schmierfett-Zuführungsweg 70 erreicht die Gleitflächen des Wellenteils 20 und der Buchse 10 am Ausgang des Wegs und schmiert die Gleitflächen.
Die Buchse 10 ist aus einem porösen gesinterten Metall geformt, das eine Eisen-(Fe)-komponente von mindestens 90 Gew.-% mit einer Porosität von 2–10 Vol.-% aufweist. Es sollte beachtet werden, dass die Buchse 10 mit den vorstehend beschriebenen Bedingungen leicht durch ein Verfahren hergestellt werden kann, das einem Fachmann gut bekannt ist. Insbesondere kann die Buchse leicht erhalten werden, indem ein Legierungspulver, das beispielsweise aus mindestens 90 Gew.-% Eisenpulver und höchstens 10 Gew.-% Kupfer besteht, in eine zylindrische Form als Ausgangsmaterial in Form eines aggregierten Körpers gegeben wird und dieser aggregierte Körper eine vorgegebene Zeit lang bei einer Temperatur von weniger als dem Schmelzpunkt des Eisenpulvers erhitzt wird. Seine Porosität kann zum Beispiel leicht durch Einstellen eines Pulverdurchmessers des zu verwendenden Metallpulvers gesteuert werden. Bevorzugt können die inneren Poren miteinander an der Oberfläche in Verbindung stehen.
Wie in 2 veranschaulicht, haftet ein Zersetzungskatalysator (Katalytische-Reduktion-Katalysator) S in Form von Partikeln an der Gleitfläche der Buchse 10, um ein Basisöl vom Schmierfett G zu trennen. Es kann irgendein bekannter Katalytische-Reduktion-Katalysator als der Zersetzungskatalysator S verwendet werden, solange der Katalysator eine Seife, die ein Verdickungsmittel im Schmierfett ist, zersetzen kann, und ein solcher Katalysator kann Platin (Pt), Palladium (Pd), Nickel (Ni), Chrom (Cr), Magnesium (Mg), Vanadium (V) und Wismut (Bi) beinhalten. Somit hat das in der vorliegenden Erfindung verwendete Schmierfett G eine Seife als Verdickungsmittel, die vom Zersetzungskatalysator (Katalytische-Reduktion-Katalysator) S zersetzt wird, und sein Basisöl wird bei Zersetzung der Seite abgetrennt. Allgemeine Beispiele des Schmierfetts G, das die Seife als das Verdickungsmittel aufweist, beinhalten Calciumseifenschmierfett, Calciumkomplexseifenschmierfett, Natriumseifenschmierfett, Aluminiumseifenschmierfett und Lithiumseifenschmierfett.
Mit dem Gleitlager 100 der vorliegenden Erfindung, das die vorstehend beschriebene Konfiguration aufweist, ist es möglich, das Schmierfett G den Gleitflächen des Wellenteils 20 und der Buchse 10 von außen (dem Ende des Wellenteils 20) durch den Schmierfett-Zuführungsweg 70 leicht zuzuführen, und wie in 2 gezeigt ist, durchdringt das auf den Gleitflächen zugeführte Schmierfett G die Buchse, die ein gesintertes Metall ist, von der Oberfläche (Gleitfläche) der Buchse 10 direkt und wird in den Poren C innerhalb der Buchse zurückgehalten. Das in den Poren C zurückgehaltene Schmierfett G sickert aufgrund von Reibungshitze oder dergleichen auf die gesamten Gleitflächen und erzeugt eine dünne Ölschicht zwischen der Gleitfläche der Buchse 10 und der Gleitfläche des Wellenteils 20, so dass sie dazu dient, die Reibung zwischen diesen Gleitflächen zu reduzieren.
Darüber hinaus haftet, wie vorstehend beschrieben, der Zersetzungskatalysator (Katalytische-Reduktion-Katalysator) S, wie etwa Platin, in Form von Partikeln an der Gleitfläche der Buchse 10, so dass die Seife, die das Verdickungsmittel ist, zersetzt wird, wenn ein Teil des auf die Gleitfläche der Buchse 10 zugeführten Schmierfetts G den Zersetzungskatalysator (Katalytische-Reduktion-Katalysator) S berührt. Im Ergebnis wird das Basisöl mit niedriger Viskosität vom Schmierfett G getrennt und durchdringt leicht die poröse Buchse 10 von der Gleitfläche der Buchse, so dass das Basisöl in der Buchse zurückgehalten wird.
Obwohl das im Schmierfett G, das als das Schmiermittel verwendet wird, enthaltene Basisöl bei Vorhandensein der Seife, die das Verdickungsmittel ist, im Allgemeinen schwierig zu trennen ist, wird insbesondere die Seife zersetzt und das Basisöl wird abgetrennt, wenn das Schmierfett G den Zersetzungskatalysator S, wie etwa Platin, berührt. Das Basisöl dringt nacheinander in das innere der Buchse ein, solange die Poren C in der Buchse 10 Platz haben.
Da das Basisöl eine niedrigere Viskosität als das Hochviskositäts-Schmierfett G hat, das das Verdickungsmittel enthält, kann das Basisöl von der Gleitfläche der Buchse leicht in die poröse Buchse 10 eindringen und das Kapillarphänomen kann bewirken, dass sich das Basisöl ausbreitet und eine tiefere Schicht durch die inneren Poren C erreicht, so dass das Basisöl dort erhalten bleibt. Infolgedessen nimmt die Menge des Schmiermittels G, das in die Buchse 10 eindringen soll, zu und die Menge des Schmiermittels, das auf die Buchse sickern soll, nimmt zu, und daher wird eine weitere Verbesserung der Schmierleistung erreicht. Als solches wird, selbst wenn das Basisöl, das anfänglich in die Buchse 10 eingesickert ist, aufgrund von Gleiten oder aus anderen Gründen aufgebraucht wird, das Basisöl fortlaufend der Buchse 10 zugeführt und in der Buchse zurückgehalten, solange das Schmiermittel G vom Schmierfett-Zuführungsweg 70 zugeführt wird.
Anders als beim konventionellen Aufbau tritt daher der Schmierölmangel nicht auf, selbst wenn die Buchse 10 nicht ersetzt wird, und es ist möglich, eine ausgezeichnete Schmierleistung über eine lange Zeitdauer aufrechtzuerhalten. Mit anderen Worten, wenn das im Schmierfett-Zuführungsweg 70 zurückgehaltene Schmiermittel G abnimmt, wird der Schmierfettnippel 80 abgeschraubt und neues Schmierfett G wird von der Öffnung in den Schmierfett-Zuführungsweg 70 zugeführt, so dass es möglich ist, stets eine ausreichende Menge Schmierfett G aufrechtzuerhalten. Da das Schmierfett G im Schmierfett-Zuführungsweg 70 allmählich verbraucht und verringert wird, ist eine regelmäßige Zuführung notwendig, aber die Zuführungsarbeit ist einfach, da sie nur das Zuführen (Pumpen) des Schmierfetts G erfordert.
Anders als bei der konventionellen Anordnung wird das Schmierfett G den Gleitflächen des Wellenteils 20 und der Buchse 10 vom Schmierfett-Zuführungsweg 70 zugeführt und daher ist es nicht notwendig, die Buchse 10 vorab mit dem Schmieröl zu imprägnieren. Als solche ist die Schmieröl-Imprägnierungsarbeit unnötig und das Schmierfett fliegt während des Anbringens der Buchse 10 nicht herum. Dies vereinfacht die Handhabung.
Da die Buchse 10 ein poröses gesintertes Metall mit mindestens 90 Gew.-% Eisen (Fe) und einer Porosität von 2–10 Vol.-% ist, so dass die Buchse mehr Eisen enthält und eine niedrigere Porosität als eine konventionelle Buchse hat, ist die Buchse imstande, bemerkenswerte Festigkeit zu besitzen, und bricht nicht leicht, selbst wenn ein hoher Druck ausgeübt wird. Der Grund, warum die Fe-Komponente des gesinterten Metalls mindestens 90 Gew.-% beträgt, ist, dass die Fe-Komponente von mindestens 90 Gew.-% im Allgemeinen der Buchse als Hochkontaktdruck-Buchse eine ausreichende Festigkeit verleiht. Der Grund, warum die Porosität 2–10 Vol.-% beträgt, besteht darin, dass die Porosität über 10 Vol.-% eine zu große Porosität ist und die Festigkeit des gesinterten Metalls beträchtlich senkt, und dass die Porosität von weniger als 2 Vol.-% eine im gesinterten Metall erhaltene Menge des Schmiermittels zu klein macht und keine ausreichende Schmierleistung erreicht wird.
Wenn eine bekannte Oberflächenhärtungsbehandlung während der Herstellung der Buchse 10 angewandt wird, kann die Verschleißfestigkeit der Buchse verstärkt werden. Insbesondere nachdem das gesinterte Metall (Buchse 10), das Eisen als seine Hauptkomponente aufweist, durch das vorstehend beschriebene bekannte Herstellungsverfahren hergestellt wird, kann das gesinterte Metall einem Aufkohlen, Nitrieren und Induktionsabschrecken unterzogen werden und anschließend einem chemischen Umwandlungsverfahren (beispielsweise mit Zinkphosphat, Manganphosphat oder dergleichen) oder einem Gassulfurierungsverfahren ausgesetzt werden, um eine aufkohlungsgehärtete Schicht von 1–3 mm, bevorzugt ungefähr 2 mm, auf der Oberfläche (Gleitfläche) der Buchse zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit der Buchse 10 auszubilden. Wenn bei dem Wellenteil 20 eine ähnliche Oberflächenmodifizierungsbehandlung angewendet wird, wird die Benetzbarkeit zwischen der Gleitfläche des Wellenteils und dem Schmiermittel G verbessert, so dass die Schmierleistung und Gleitleistung verbessert werden.
Wenn keramische Partikel oder Schwefelverbindungspartikel, die eine größere Härte als ein Stahlmaterial des Wellenteils 20 aufweisen, zu 1–3 Gew.-% im gesinterten Metall der Buchse 10 zur Verhinderung von Verschleiß und Verbesserung der Gleitfähigkeit beinhaltet sind, dann wird die Verschleißfestigkeit der Buchse dramatisch verbessert.
Die keramischen Partikel, die in dem gesinterten Metall der Buchse 10 enthalten sein sollen, sind nicht auf irgendwelche bestimmten Partikel beschränkt, solange die Partikel die Verschleißfestigkeit der Buchse verbessern können, und können beispielsweise Zirconiumdioxid (ZrO₂), Aluminiumoxid (Al₂O₃), Siliciumcarbid (SiC) und Siliciumnitrid (Si₃N₄) einschließen. Ebenfalls sind die Schwefelverbindungspartikel nicht auf irgendwelche bestimmten Verbindungspartikel beschränkt und können daher beispielweise Kupfersulfid-(CuS)-partikel beinhalten. Vorzugsweise beträgt der Gehalt der keramischen Partikel und Schwefelverbindungspartikel 1–3 Gew.-%. Wenn der Gehalt weniger als 1 Gew.-% beträgt, können keine ausreichende Verschleißfestigkeit und Gleitfähigkeit erwartet werden, und wenn der Gehalt größer als 3 Gew.-% ist, wird die Aggression gegenüber dem Wellenteil 20, das ein entsprechendes Gleitelement ist, groß und kann das entsprechende Element übermäßig verschleißen lassen und die Gleitfähigkeit verschlechtern, was weiteren Verschleiß und Abrieb verursachen würde. Auch ist die Partikelgröße nicht auf irgendeine bestimmte Größe beschränkt, sondern die Partikelgröße beträgt bevorzugt zwischen mehreren Mikrometern und mehreren hundert Metern. Ferner können mehrere Arten von Partikeln verbunden oder vermischt werden, und das Verbindungsverhältnis oder Mischungsverhältnis ist nicht auf irgendein bestimmtes Verhältnis beschränkt. Es sollte beachtet werden, dass es, wenn die keramischen Teilchen, die eine größere Härte als der Stahl des Wellenteils 20 aufweisen, in der Buchse 10 enthalten sind, so scheint, dass die keramischen Partikel den Verschleiß und Abrieb des Wellenteils 20 beschleunigten, aber dies würde kein Problem verursachen, da die Menge solcher Partikel sehr klein (1–3 Gew.-%) ist.
Wie in 3 gezeigt, ist, wenn ein Öl absorbierendes anorganisches feines Pulver P an der Gleitfläche des gesinterten Metalls der Buchse 10 mit einem (nicht gezeigten) Bindemittel angehaftet (aufgetragen) wird, das der Gleitfläche der Buchse 10 zugeführte Schmierfett G durch das Öl absorbierende anorganische feine Pulver P an der Buchse 10 angebracht und klebt an der Buchse. Somit dringt das Schmierfett effektiv in die Buchse 10 ein und wird in den Poren C der Buchse leicht erhalten. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, dass, wie in der Zeichnung gezeigt, das anorganische feine Pulver P nicht nur auf der Oberfläche (Gleitfläche) der Buchse 10 vorhanden ist, sondern auch in den Poren C der Buchse 10. Dennoch ist es zufriedenstellend, dass das anorganische feine Pulver eventuell nur auf der Oberfläche (Gleitfläche) der Buchse 10 vorhanden ist. Vorzugsweise kann das Bindemittel selbst das Basisöl absorbieren und zurückhalten, und insbesondere kann Hydroxystearinsäuresalz als das Bindemittel verwendet werden. Es sollte beachtet werden, dass das Bindemittel nicht nur verwendet werden kann, um das anorganische feine Pulver P anzubringen, sondern auch, um den Zersetzungskatalysator (Partikel) S zusammen mit dem anorganischen feinen Pulver P anzubringen.
Wie in 4 gezeigt, kann der im Wellenteil 20 ausgebildete Schmierfett-Zuführungsweg 70 in mehrere Teilwege verzweigt sein, die so zur Gleitfläche verlaufen, dass sich die Ausgänge dieser Teilwege in gleichen Abständen öffnen. Dann ist es möglich, das Schmierfett G der Gleitfläche wirksam und gleichmäßig zuzuführen.
Durch Verwenden der erfindungsgemäßen Gleitlager 100, die die vorstehend beschriebene Konfiguration aufweisen, als die Gleitlager 100 der Baumaschine (Hydraulikbagger) 200, die unter den schwierigen Schmierbedingungen eingesetzt wird, wie etwa hohem Kontaktdruck (mindestens 50 MPa) und niedriger Gleitgeschwindigkeit (höchstens 3,0 m/min), wie in 5 gezeigt, ist es möglich, eine Baumaschine (Hydraulikbagger) bereitzustellen, der eine hohe Zuverlässigkeit an den tragenden Bereichen und eine lange Lebensdauer aufweist.
Wenn die erfindungsgemäßen Gleitlager 100 in der Baumaschine 200 eingebaut sind, wie in 5 gezeigt, werden die Buchsen 10, die nicht mit Schmierfett G imprägniert sind, verwendet und der Schmierfett-Zuführungsweg 70 des Wellenteils 20 ist nach dem Einbau mit dem Schmierfett G gefüllt. Dadurch wird das Herumfliegen des Öls/Schmierfetts während des Einbaus der Buchsen 10 vermieden und die Öl-/Schmierfett-Imprägnierungsarbeit wird überflüssig. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Gleitfläche der Buchse 10 oder die gesamte Buchse vorab mit dem Schmierfett G imprägniert und eine derartige Buchse 10 in der Baumaschine eingebaut werden kann. Bei letzterer Vorgehensweise wird die Öl/Schmierfett-Imprägnierarbeit im Voraus notwendig, aber die Zeit, die das Schmierfett G braucht, um in die Buchse 10 nach dem Einbau einzudringen, wird überflüssig und dies bringt den Vorteil, dass die Baumaschine sofort in Betrieb gehen kann. Bei letzterer Vorgehensweise wird das neue Schmierfett G nach dem Einbau fortgesetzt zugeführt und daher wird derselbe Vorteil wie bei der ersten Vorgehensweise erhalten, d. h. es wird ein Schmierfettmangel aufgrund des Verbrauchs des imprägnierten Öls vermieden.
Es sollte auch beachtet werden, dass zwar bewirkt wird, dass der Zersetzungskatalysator S in der Gleitfläche der Buchse 10 in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform an der Gleitfläche der Buchse durch das Bindemittel haftet, der Zersetzungskatalysator aber in der Buchsenoberfläche während der Herstellung des gesinterten Metalls gesintert werden kann, so dass der Zersetzungskatalysator mit der Buchse einstückig wird.
Bezugszeichenliste

10: Buchse (gesintertes Metall)
20: Wellenteil
30: runder Vorsprung
40: Staubdichtung
50, 51: Halter
52: Abstandsscheibe
53: O-Ring
60: Drehungsverhinderungsbolzen
70: Schmierfett-Zuführungsweg
80: Schmierfettnippel
100: Gleitlager
200: Baumaschine (Hydraulikbagger)
210: Arm
220: Schaufel
230: Hydraulischer Zylinder
C: Poren
G: Schmierfett
P: anorganisches feines Pulver
S: Zersetzungskatalysator (Katalytische-Reduktion-Katalysator)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2832800 [0005]
JP 5414416 [0005]

Claims

Gleitlager mit: einer Buchse, die aus einem porösen gesinterten Metall ausgebildet ist; einem Wellenteil, das in eine axiale Bohrung der Buchse so eingefügt ist, dass das Wellenteil im Verhältnis zur Buchse gleitet; einem Schmierfett zum Schmieren einer Gleitfläche des Wellenteils und einer Gleitfläche der Buchse; einem Schmierfett-Zuführungsweg, der im Wellenteil zum Zuführen des Schmierfetts zur Gleitfläche des Wellenteils und der Gleitfläche der Buchse von außen ausgebildet ist; und einem Zersetzungskatalysator, der in der Gleitfläche der Buchse zum Zersetzen des Schmierfetts zum Abtrennen eines Basisöls vorgesehen ist.
Gleitlager nach Anspruch 1, wobei die Buchse ein poröses gesintertes Metall mit einer Porosität von 2–10 Vol.-% ist.
Gleitlager nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein anorganisches feines Pulver mit einer Ölabsorptionseigenschaft so vorgesehen ist, dass das anorganische feine Pulver an der Gleitfläche der Buchse haftet.
Gleitlager nach Anspruch 3, wobei das anorganische feine Pulver aus keramischen Partikeln besteht.
Gleitlager nach Anspruch 3, wobei das anorganische feine Pulver aus Schwefelverbindungspartikeln besteht.
Gleitlager nach Anspruch 3, wobei das anorganische feine Pulver eine Verbindung aus keramischen Partikeln und Schwefelverbindungspartikeln ist.
Gleitlager nach irgendeinem der Ansprüche 3 bis 6, wobei das anorganische feine Pulver mit einem Bindemittel an der Gleitfläche der Buchse haftet.
Baumaschine, die mit einem Hoch-Kontaktdruck- und Niedrig-Gleitgeschwindigkeits-Gleitlager ausgestattet ist, welches einen Kontaktdruck von mindestens 50 MPa und eine Gleitgeschwindigkeit von höchstens 3,0 m/min aufweist, wobei das Gleitlager ein Gleitlager nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7 ist.