DE112015003625T5 - Internal combustion engine and internal combustion engine bearing, process and method of making the same - Google Patents
Internal combustion engine and internal combustion engine bearing, process and method of making the same Download PDFInfo
- Publication number
- DE112015003625T5 DE112015003625T5 DE112015003625.3T DE112015003625T DE112015003625T5 DE 112015003625 T5 DE112015003625 T5 DE 112015003625T5 DE 112015003625 T DE112015003625 T DE 112015003625T DE 112015003625 T5 DE112015003625 T5 DE 112015003625T5
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- surface layer
- bearing
- bearing according
- microns
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 65
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 19
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 claims description 13
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims description 13
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 8
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004812 Fluorinated ethylene propylene Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 2
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920009441 perflouroethylene propylene Polymers 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000954 Medium-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N ethene;prop-1-ene Chemical group C=C.CC=C HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/20—Sliding surface consisting mainly of plastics
- F16C33/203—Multilayer structures, e.g. sleeves comprising a plastic lining
- F16C33/206—Multilayer structures, e.g. sleeves comprising a plastic lining with three layers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/02—Alloys based on copper with tin as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/20—Sliding surface consisting mainly of plastics
- F16C33/201—Composition of the plastic
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/20—Sliding surface consisting mainly of plastics
- F16C33/208—Methods of manufacture, e.g. shaping, applying coatings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C9/00—Bearings for crankshafts or connecting-rods; Attachment of connecting-rods
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
- F16C2204/10—Alloys based on copper
- F16C2204/12—Alloys based on copper with tin as the next major constituent
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2208/00—Plastics; Synthetic resins, e.g. rubbers
- F16C2208/20—Thermoplastic resins
- F16C2208/40—Imides, e.g. polyimide [PI], polyetherimide [PEI]
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2223/00—Surface treatments; Hardening; Coating
- F16C2223/30—Coating surfaces
- F16C2223/40—Coating surfaces by dipping in molten material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2223/00—Surface treatments; Hardening; Coating
- F16C2223/30—Coating surfaces
- F16C2223/44—Coating surfaces by casting molten material on the substrate
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
- F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
- F16C2240/60—Thickness, e.g. thickness of coatings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Lubricants (AREA)
Abstract
Diese Erfindung betrifft ein Lager (5) für Verbrennungsmotoren, das mit einem eisenhaltigen Basismaterial (10) versehen ist, auf das eine erste Schicht (1) und eine Oberflächenschicht (2) aus Polymermatrix aufgebracht sind, wobei die erste Schicht (1) eine Bronzelegierung umfasst, die in ihrer Zusammensetzung von 1 Vol.-% bis 5 Vol.-% gegossenes Bismut enthält, wobei die Oberflächenschicht (2) Verschleiß unterliegt und die erste Schicht (1) optional als Grenzschicht zwischen dem Schmierfluid und dem Basismaterial (10) dient, sowie einen Prozess und ein Verfahren zum Aufbringen.This invention relates to a bearing (5) for internal combustion engines provided with a base material (10) containing iron, to which a first layer (1) and a polymer matrix surface layer (2) are applied, the first layer (1) being a bronze alloy comprising, in its composition, from 1% to 5% by volume of poured bismuth, the surface layer (2) being subject to wear and optionally the first layer (1) serving as a boundary layer between the lubricating fluid and the base material (10) , as well as a process and method of application.
Description
Diese Erfindung betrifft ein Lager für Verbrennungsmotoren, das mit einer Trägerschicht versehen ist, die auf Stahl basiert, der einen niedrigen oder mittleren Kohlenstoffgehalt aufweisen kann, gefolgt von einer Schicht, die eine bismuthaltige Bronzelegierung umfasst, und einer Oberflächenschicht aus Polymermatrix, die direkt auf die Bronzeschicht aufgebracht wird, um die Dauerhaftigkeit des Lagers beim Betrieb unter hohen Drücken und in schlechten Schmierbedingungen zu erhöhen.This invention relates to a bearing for internal combustion engines provided with a support layer based on steel which may have a low or medium carbon content, followed by a layer comprising a bismuth-containing bronze alloy and a surface layer of polymer matrix which is directly attached to the surface Bronze layer is applied to increase the durability of the bearing during operation under high pressures and in poor lubrication conditions.
Allgemeiner Stand der TechnikGeneral state of the art
Viele Entwicklungen wurden mit der Absicht gemacht, die Belastbarkeit zu verbessern und neben anderen Merkmalen den Reibungskoeffizienten von Verbrennungsmotorkomponenten, beispielsweise von Lagern, zu reduzieren. Andererseits ist es aufgrund der erhöhten Betriebsdrücke von Verbrennungsmotoren schwierig, dass derartige Versuche von Erfolg gekrönt sind, da sie frühzeitigen Verschleiß in dem Lager herbeiführen.Many developments have been made with the intention of improving load capacity and reducing, among other features, the coefficient of friction of engine components, such as bearings. On the other hand, because of the increased operating pressures of internal combustion engines, it is difficult for such attempts to be successful, as they cause premature wear in the bearing.
Zusätzlich zu erhöhten Betriebsdrücken werden Schmieröle von niedriger Viskosität verwendet, um Reibung zu reduzieren. Dies führt zu einem besonders diffizilen Problem für Lager in einem Verbrennungsmotor, da dies die Bildung des Ölfilms sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Geschwindigkeiten beeinträchtigt. Bei hohen Geschwindigkeiten wird mehr Wärme in dem Lager erzeugt und der Lagerölfilm wird dünner, was stärkeren Kontakt zwischen den Metallkomponenten zur Folge hat. Bei niedrigen Geschwindigkeiten kann die Bildung des Ölfilms unzureichend sein, um die Oberflächen zu trennen. In beiden Fällen wird die Lebensdauer des Lagers reduziert.In addition to increased operating pressures, low viscosity lubricating oils are used to reduce friction. This results in a particularly delicate problem for bearings in an internal combustion engine, as this impairs the formation of the oil film at both low and high speeds. At high speeds, more heat is generated in the bearing and the bearing oil film becomes thinner, resulting in greater contact between the metal components. At low speeds, the formation of the oil film may be insufficient to separate the surfaces. In both cases, the life of the bearing is reduced.
Mehrschichtige Lager wurden mit dem Ziel entwickelt, die erwähnten Probleme zu bewältigen. Eine Schichtenkonstruktion umfasst im Allgemeinen ein festes Basismaterial, beispielsweise Stahl, das mit einer Weichmetalllegierung beschichtet ist, und mindestens eine Oberflächenschicht, die mit dem Schmierölfilm in Kontakt bleibt.Multi-layered bearings were developed with the aim of overcoming the problems mentioned. A layer construction generally comprises a solid base material, for example steel coated with a soft metal alloy, and at least one surface layer which remains in contact with the lubricating oil film.
Es ist wichtig festzuhalten, dass nicht nur die Oberflächenschicht wichtig ist. Die Funktion der Schichten wird durch das Zusammenwirken zwischen diesen herbeigeführt, wobei jeder eine spezifische Rolle für die Leistung des Lagers sowie eine Funktion in Bezug auf die benachbarte Schicht zukommt. Ferner sind Lager für gewöhnlich mit mehr als einer Schicht versehen, um die Lebensdauer zu verlängern.It is important to note that not only the surface layer is important. The function of the layers is brought about by the interaction between them, each having a specific role for the performance of the bearing as well as a function with respect to the adjacent layer. Furthermore, bearings are usually provided with more than one layer to extend the life.
Für gewöhnlich bietet die erste Schicht eine geringere Leistung sowohl bei der Kompensation kleinerer Fehlausrichtungen zwischen den Oberflächen des Lagers und der Oberfläche der Kurbelwelle als auch bei der Fähigkeit, in dem Ölfilm vorliegende Partikel zu kompensieren, welche zu Kratzern oder Verschleiß an den Oberflächen führen.Usually, the first layer provides less performance in compensating for minor misalignments between the surfaces of the bearing and the surface of the crankshaft, as well as in the ability to compensate for particulates present in the oil film which result in scratches or wear on the surfaces.
In Anbetracht dieses Problems wurden Lösungen vorgeschlagen, deren Entwicklung mehrere Schichten umfasst, von denen jede eine definierte Funktion, um die Leistung zu verbessern, aufweist.In view of this problem, solutions have been proposed whose development involves multiple layers, each of which has a defined function to improve performance.
Eine dieser Lösungen weist die Form der Verwendung von Zwei-Metall- oder Drei-Metall-Lagern auf. Ein Zwei-Metall-Lager umfasst im Allgemeinen eine Legierungs-Zwischenschicht und eine reibungsbeständige Schicht. Drei-Metall-Lager umfassen im Allgemeinen eine Schicht aus Bronze, gefolgt von einer Diffusionssperrschicht und einer reibungsbeständigen Schicht. In beiden Fällen ist eine Basisschicht aus Stahl vorhanden. Das Hauptmerkmal dieser Lager ist der Vorteil, dass sie einer hohen Belastung standzuhalten vermögen. Allerdings besteht ihr Nachteil darin, dass die Oberflächenschicht aus Metall eventuell wenig Schmierung und folglich geringe Empfindlichkeit gegenüber großen Schwankungen oder Diskontinuitäten in dem Ölfilm aufweist, was zur möglichen Zustandsverschlechterung des Lagers führt und die langfristige Leistungsfähigkeit gefährdet, die Funktion des Motors beeinträchtigt oder sogar zu dessen Ausfall führt.One of these solutions has the form of using two-metal or three-metal bearings. A two-metal bearing generally comprises an alloying intermediate layer and a friction-resistant layer. Three-metal bearings generally comprise a layer of bronze, followed by a diffusion barrier layer and a friction-resistant layer. In both cases, a base layer of steel is present. The main feature of these bearings is the advantage that they can withstand a high load. However, its drawback is that the surface layer of metal may have little lubrication and consequently little sensitivity to large fluctuations or discontinuities in the oil film, leading to possible deterioration of the bearing and endangering long-term performance, impairing or even interfering with the engine's function Failure leads.
Die britische Patentschrift
Es sollte festgehalten werden, dass das Hauptmerkmal des beschriebenen Lagers die Polymer-Oberflächenschicht ist, die minimalen Verschleiß erfährt und eine höhere Belastbarkeit bietet. Allerdings kann das in dieser britischen Patentschrift offenbarte Lager eine reduzierte Funktionsfähigkeit aufweisen, wenn übermäßiger Verschleiß der Polymerschicht vorliegt. Die erste Schicht weist eine einfachere Zusammensetzung auf und ist daher eine Schicht mit reduzierter Funktionsfähigkeit, wenn sie mit der Welle in Kontakt steht, wobei sie für mögliche Notkontaktsituationen wirksam ist, jedoch nicht als Hauptverschleißschicht. Wenn die Polymer-Oberflächenschicht beschädigt ist, ist die erste Schicht für die gesamte Lebensdauer des Lagers nicht ausreichend geschmiert, was die Anpassbarkeit an Verformungen und Fehlausrichtungen verringert und somit die Belastbarkeit des Lagers reduziert. Bei Verbindung dieses Nachteils mit dem Anstieg der Nachfrage nach Verbrennungsmotoren mit höheren Belastungen wird dieses Lager zweifelsohne nur begrenzt anwendbar, sobald die erste Schicht freiliegt.It should be noted that the main feature of the described bearing is the polymer surface layer, which undergoes minimal wear and provides higher load capacity. However, the bearing disclosed in this British patent may have reduced operability if there is excessive wear of the polymer layer. The first layer has a simpler composition and is therefore a layer with reduced operability when in contact with the shaft, being suitable for possible emergency contact situations is effective, but not as a main wear layer. If the polymer surface layer is damaged, the first layer is not adequately lubricated for the life of the bearing, reducing the adaptability to deformations and misalignments and thus reducing bearing load capacity. By combining this disadvantage with the increase in demand for higher load combustion engines, this bearing will undoubtedly have limited applicability once the first layer is exposed.
Daher ist es erforderlich, über ein Lager zu verfügen, das in der Lage ist, hervorragende Funktionstauglichkeit für eine Belastung zwischen 85 MPa und 120 MPa zu einem konkurrenzfähigen Preis zu gewährleisten, das heißt für den Markt, wo Motoren mit Belastungen unter 150 MPa betrieben werden, sowie ein Lager anzubieten, das eine verbesserte Lebensdauer aufweist, so dass, wenn die Schicht, die für die Reibungsgrenzfläche verantwortlich ist, abgenutzt ist, die unmittelbar darunter liegende Schicht die minimalen Reibungseigenschaften, die für die Leistung unter Betriebslasten erforderlich sind, derart aufrechterhält, dass sie ausreichen, das stabile Funktionieren des Motors sicherzustellen.Therefore, it is necessary to have a bearing capable of ensuring excellent operability for a load between 85 MPa and 120 MPa at a competitive price, that is, the market where motors are operated with loads lower than 150 MPa and to offer a bearing having an improved life, so that when the layer responsible for the friction interface is worn, the layer immediately below it maintains the minimum friction characteristics required for performance under operating loads, that they are sufficient to ensure the stable functioning of the engine.
Aufgaben der ErfindungObjects of the invention
Daher ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Lager bereitzustellen, welches in der Lage ist, die verschiedenen Eigenschaften, die für die Dauerhaftigkeit des Lagers verantwortlich sind, miteinander in Einklang zu bringen und dabei auch eine höhere Belastbarkeit zu erzielen.Therefore, it is an object of this invention to provide a bearing which is able to reconcile the various properties which are responsible for the durability of the bearing, while also achieving a higher load capacity.
Es ist ebenfalls eine Aufgabe der Erfindung, ein Lager bereitzustellen, welches mindestens eine erste Schicht umfasst, die eine bismuthaltige Bronzelegierung umfasst, so dass diese Schicht als Notoberflächenschicht mit größerer Robustheit dienen kann, wenn übermäßiger Verschleiß an der Polymer-Oberflächenschicht vorliegt.It is also an object of the invention to provide a bearing comprising at least a first layer comprising a bismuth-containing bronze alloy so that this layer can serve as a non-surface surface layer with greater robustness when there is excessive wear on the polymer surface layer.
Es ist ebenfalls eine Aufgabe der Erfindung, ein Lager bereitzustellen, welches mindestens eine Polymer-Oberflächenschicht umfasst, die neben anderen Elementen aus einer Weichmetalllegierung gebildet wird.It is also an object of the invention to provide a bearing comprising at least one polymer surface layer formed among other elements of a soft metal alloy.
Und schließlich ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Lager bereitzustellen, welches mindestens eine erste Schicht umfasst, die eine Bronze-Gusslegierung umfasst, um das Formanpassungsvermögen zu verbessern, wodurch die Verformungen und Fehlausrichtungen, die während der nutzbaren Lebensdauer des Lagers vorkommen können, kompensiert werden.Finally, it is an object of the invention to provide a bearing comprising at least a first layer comprising a bronze casting alloy to improve conformability, thereby compensating for the deformations and misalignments which may occur during the useful life of the bearing become.
Kurzdarstellung der ErfindungBrief description of the invention
Diese Erfindung betrifft ein Lager für Verbrennungsmotoren, das mit einem eisenhaltigen Basismaterial versehen ist, worauf eine erste Schicht und eine Oberflächenschicht aufgebracht werden, wobei die Oberflächenschicht als Grenzschicht zwischen dem Schmierfluid und der ersten Schicht dient, wobei die erste Schicht eine Bronzelegierung umfasst, die in ihrer Zusammensetzung 1 Vol.-% bis 5 Vol.-% Bismut enthält, wobei die Oberflächenschicht eine Polyimidamidmatrix, die mit einem Weichmetall, einem Fluorpolymer und einem Material auf Silanbasis versehen ist, umfasst, wobei die Oberflächenschicht Verschleiß unterliegt und die erste Schicht optional als Grenzschicht zwischen dem Schmierfluid und dem Basismaterial dient.This invention relates to a bearing for internal combustion engines provided with a base material containing iron, to which a first layer and a surface layer are applied, the surface layer serving as a boundary layer between the lubricating fluid and the first layer, the first layer comprising a bronze alloy comprising from 1 vol.% to 5 vol.% bismuth, the surface layer comprising a polyimideamide matrix provided with a soft metal, a fluoropolymer and a silane-based material, the surface layer being subject to wear and optionally the first layer as Boundary layer between the lubricating fluid and the base material is used.
Die Aufgaben dieser Erfindung umfassen auch einen Prozess zum Herstellen eines Lagers, der folgende Phasen umfasst:
- Phase i) plastisches Formen eines eisenhaltigen Basismaterials mit einer Dicke zwischen 1000 und 5000 Mikron;
- Phase ii) Gießen einer ersten Schicht auf das Basismaterial, wobei die erste Schicht eine Bronzelegierung umfasst, die 1 Vol.-% bis 5 Vol.-% Bismut enthält und eine Dicke zwischen 100 und 500 Mikron aufweist; und
- Phase iii) Aufspritzen einer Oberflächenschicht, die eine Polyimidamid-Polymermatrix, die mit einem Weichmetall, einem Fluorpolymer und einem Material auf Silanbasis versehen ist, umfasst, wobei die Oberflächenschicht eine Dicke zwischen 5 und 20 Mikron aufweist.
- Phase i) plastic forming of a base material containing iron with a thickness between 1000 and 5000 microns;
- Phase ii) casting a first layer onto the base material, the first layer comprising a bronze alloy containing 1% to 5% by volume bismuth and having a thickness of between 100 and 500 microns; and
- Phase iii) spraying a surface layer comprising a polyimideamide polymer matrix provided with a soft metal, a fluoropolymer and a silane-based material, the surface layer having a thickness between 5 and 20 microns.
Diese Erfindung betrifft auch einen Verbrennungsmotor, der mindestens ein wie oben definiertes Lager umfasst.This invention also relates to an internal combustion engine comprising at least one bearing as defined above.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Diese Erfindung wird nachstehend auf der Basis einer in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform ausführlicher beschrieben. Die Zeichnungen zeigen:This invention will be described below in more detail based on an embodiment shown in the drawings. The drawings show:
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Mit Bezugnahme auf die besonderen Merkmale des Lagers
In Bezug auf die erste Schicht
Insbesondere umfasst die Polymer-Oberflächenschicht
Vorzugsweise weist die Oberflächenschicht
Somit weist die Oberflächenschicht
Die Polymermatrix, welche die Oberflächenschicht
Die Polymermatrix in der Oberflächenschicht
Schließlich beträgt die Dicke der Oberflächenschicht
Die Kombination zwischen der ersten Schicht
Das Lager
In Fällen, in denen in dem Lager
Die erste Schicht
Darüber hinaus führt das Vorhandensein von Bismut in der Zusammensetzung der Bronze-Gusslegierung der ersten Schicht
Neben dem Formanpassungsvermögen gewährleistet die Tatsache, dass das Lager
Somit sollte festgehalten werden, dass einer der großen Vorteile dieser Erfindung das Aufbringen der ersten Schicht
Somit ermöglicht der auf die erste Schicht
Demnach weist das Lager
Diese beiden funktionellen Schichten
Wenngleich eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, sollte es sich verstehen, dass der Umfang dieser Erfindung andere mögliche Varianten, die lediglich durch den Inhalt der anhängigen Ansprüche eingeschränkt werden, sowie mögliche Äquivalente beinhaltet.While a preferred embodiment has been described, it should be understood that the scope of this invention includes other possible variations, which are limited only by the terms of the appended claims, and possible equivalents.
Claims (12)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BRBR1020140192972 | 2014-08-05 | ||
BR102014019297-2A BR102014019297B1 (en) | 2014-08-05 | PROCESS FOR OBTAINING A BEARING AND BEARING FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES | |
PCT/EP2015/067203 WO2016020222A1 (en) | 2014-08-05 | 2015-07-28 | Bearing for internal combustion engines and internal combustion engine, process and method of obtaining it |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE112015003625T5 true DE112015003625T5 (en) | 2017-05-04 |
Family
ID=53776581
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE112015003625.3T Ceased DE112015003625T5 (en) | 2014-08-05 | 2015-07-28 | Internal combustion engine and internal combustion engine bearing, process and method of making the same |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE112015003625T5 (en) |
WO (1) | WO2016020222A1 (en) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB0314372D0 (en) * | 2003-06-20 | 2003-07-23 | Dana Corp | Bearings |
US20120114971A1 (en) * | 2007-01-05 | 2012-05-10 | Gerd Andler | Wear resistant lead free alloy sliding element method of making |
GB2465852A (en) * | 2008-12-08 | 2010-06-09 | Mahle Engine Systems Uk Ltd | Plastics polymer-based bearing material |
GB2496587A (en) * | 2011-11-09 | 2013-05-22 | Mahle Int Gmbh | A sliding bearing comprising three layers of material |
BR102012014337A2 (en) * | 2012-06-13 | 2015-09-15 | Mahle Int Gmbh | internal combustion engine bearing |
-
2015
- 2015-07-28 WO PCT/EP2015/067203 patent/WO2016020222A1/en active Application Filing
- 2015-07-28 DE DE112015003625.3T patent/DE112015003625T5/en not_active Ceased
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2016020222A1 (en) | 2016-02-11 |
BR102014019297A2 (en) | 2016-04-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AT501878B1 (en) | BEARING ELEMENT | |
EP2931519B1 (en) | Plain bearing composite material | |
DE102013214012B4 (en) | bearings | |
DE19614105B4 (en) | Sliding layer material for composite bearing, laminated composite material and shock absorber rod guide element | |
AT392825B (en) | MULTI-LAYER SLIDING BEARING | |
DE102013227188A1 (en) | Self-lubricating thermoplastic layers with addition of PTFE with polymodal molecular weight | |
DE2747545A1 (en) | SLIDING BEARING ALLOYS, IN PARTICULAR FOR USE AS A SLIDING LAYER, ON A COPPER-LEAD-TIN BASE FOR THE MANUFACTURING OF MULTI-LAYER SLIDING BEARINGS | |
DE102007033902B3 (en) | Lead-free sintered sliding bearing material and sintered powder for producing the same | |
AT501811A1 (en) | Bearing element for motor, has metallic support material, bearing metal layer provided on support, and polymer layer consisting of preset amount of polyimide resin, molybdenum sulfide and graphite measured | |
DE102008015790A1 (en) | bearings | |
DD296994A5 (en) | LAYERING MATERIAL FOR SLIDING BEARING ELEMENTS WITH ANTIFRICATED LAYER OF A BEARING MATERIAL ON ALUMINUM BASE | |
DE102010012409A1 (en) | Slide | |
DE102011077556A1 (en) | bearings | |
EP1475449A1 (en) | Wrought aluminium alloy | |
DE102011105612A1 (en) | Piston of an internal combustion engine | |
DE102008056965B4 (en) | Sliding bearing composite material with galvanically deposited sliding layer | |
DE102020200943A1 (en) | HALF THRUST BEARING FOR THE CRANKSHAFT OF A COMBUSTION ENGINE | |
EP3423725B1 (en) | Sliding bearing element for engine applications | |
DE112015003625T5 (en) | Internal combustion engine and internal combustion engine bearing, process and method of making the same | |
DE10251457B4 (en) | Sliding element with composite cladding film | |
AT12449U1 (en) | GROOVE BEARING | |
DE112017004822B4 (en) | bearings | |
DE202020105508U1 (en) | Metallic plain bearing composite | |
DE102017221606A1 (en) | piston ring | |
DE102017102189A1 (en) | Plain bearing composite material |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F16C0033120000 Ipc: F16C0033200000 |
|
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |