DE19507516A1 - Gleitlager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleitlager gemäß den Patentansprüchen.

Aus der deutschen Patentschrift DE 39 27 405 C2 ist ein Gleitlager mit einem Lagergehäuse bekannt, welches eine kugel-ausschnitt-förmige Innenumfangsfläche hat, in welcher eine Lagerschale mit einer kugel-ausschnitt­ förmigen Außenumfangsfläche kugelig schwenkbar gelagert ist. Die Innenumfangsfläche und die Außenumfangsfläche ist je auf zwei Ringflächen aufgeteilt, die in Lageraxialrichtung mit Abstand voneinander angeordnet sind. Zur Vermeidung von elektrischen Strömen zwischen einer im Lager gelagerten Welle und einem Träger des Lagers, beispielsweise einer Bodenplatte, sind die Innenumfangs-Ringflächen des Gehäuses und die Außenumfangs-Ringflächen der Lagerschale je durch einen zwischen ihnen angeordneten Isolationsring aus elektrisch isolierendem Material voneinander elektrisch isoliert. Die Isolationsringe haben je eine Außenumfangsrippe, welche in eine Innenumfangsnut des Gehäuses eingreift und dadurch den zugehörigen Isolationsring positioniert. Das Lagergehäuse, die Lagerschale und/oder die Isolationsringe sind vorzugsweise in Halbring-Körper unterteilt, damit sie einfacher montiert werden können. Gemäß einer in der Patentschrift nicht beschriebenen Ausführungsform können die Isolationsringe in das Lagergehäuse eingeklebt sein. Die Isolationsringe benötigen eine Mindestdicke in Radialrichtung, damit ihre Form stabil ist. Die Innenumfangsfläche oder Innenumfangs- Ringflächen des Lagergehäuses müssen einen um die radiale Dicke des Isolationsringes größeren Durchmesser haben als die Außenumfangsfläche oder Außenumfangs- Ringflächen der Lagerschale. Damit müssen für jede Lagergröße nicht nur die Lagerschale und Isolationsringe hergestellt und auf Vorrat gehalten werden, sondern auch zwei verschiedene Lagergehäuse, nämlich eines mit einer im Durchmesser größeren Innenumfangsfläche für Isolationsringe und eines mit einer im Durchmesser kleineren Innenumfangsfläche zur Verwendung ohne Isolationsringe.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, elektrisch isoliert ausgebildete Gleitlager derart auszubilden, daß sie sowohl in der Herstellung als auch Bevorratung von Teilen billiger sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die unabhängigen Ansprüche gelöst, die hier beigefügt sind.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung und besondere Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen enthalten, die hier ebenfalls beigefügt sind.

Ein besonderes Kriterium besteht darin, daß die Isolationsschichten aus gespritztem und aufgeschmolzenem Pulver mit sehr kleiner Toleranz der Schichtdicke hergestellt werden, damit die Lagerschale im Lagergehäuse beweglich ist ohne zu wackeln und ohne zu klemmen.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform eines Gleitlagers als Beispiel beschrieben. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 einen Axialschnitt eines Gleitlagers nach der Erfindung und

Fig. 2 eine verkleinerte Stirnansicht einer Lagerschale des Gleitlagers von Fig. 1 in der Ebene II-II gesehen.

Das in den Zeichnungen dargestellte Gleitlager hat ein Lagergehäuse 2, in welchem auf einer theoretischen Kugelfläche in axialem Abstand voneinander zwei Innenumfangs-Ringflächen 4 und 6 gebildet sind. Sie sind konzentrisch zur axialen Rotationsachse 8 des Lagers 2 angeordnet. In den kugel-ausschnitt-förmigen Innenumfangs-Ringflächen 4 und 6 des Lagergehäuses 2 ist eine Lagerschale 10 mit zwei kugel-ausschnitt­ ringförmigen Außenumfangs-Ringflächen 12 und 14 um einen Kugelmittelpunkt 16 schwenkbar gelagert, welcher auf der Rotationsachse 8 liegt. Die Lagerschale 10 hat in einer axialen Bohrung 18 eine kreisförmige Lagerfläche oder Lauffläche 20 zur Lagerung einer nicht dargestellten Welle. Die Lauffläche 20 ist vorzugsweise mit einem mechanisch hoch belastbaren Material beschichtet, welches gute Gleiteigenschaften hat, beispielsweise sogenanntes "Weißmetall".

Die Innenumfangs-Ringflächen 4 und 6 des Lagergehäuses 2 sind durch eine Isolationsschicht 24 und 26 von den Außenumfangs-Ringflächen 12 und 14 der Lagerschale 10 elektrisch isoliert. Die Isolationsschichten 20 und 26 können auf die Innenumfangs-Ringflächen 4 und 6 aufgespritzt sein, sind jedoch aus Fertigungsgründen vorzugsweise auf die Außenumfangs-Ringflächen 12 und 14 der Lagerschale 10 aufgespritzt. Die Isolationsschichten 20 und 26 bestehen aus einer aufgesprühten und aufgeschmolzenen Schicht aus Kunststoffpulver oder vorzugsweise Keramikpulver und einem Poren dieser Pulverschicht verschließenden Porenverschlußmittel oder Versiegelungsmittel. Das Porenverschlußmittel vergrößert die Dicke der Pulverschicht nicht oder nur kaum meßbar mit einer Dicke von vorzugsweise weniger als 50 µm.

Gemäß der Erfindung werden die Isolationsschichten 24 und 26 dadurch gebildet, daß elektrisch isolierendes Kunststoffpulver oder vorzugsweise elektrisch isolierendes Keramikpulver mittels eines Pulversprühverfahrens auf die Außenumfangs-Ringflächen 12 und 14 der Lagerschale 10 (oder auf die Innenumfangs-Ringflächen 4 und 6 des Lagergehäuses 2) aufgespritzt und beim Aufspritzen gleichzeitig derart erwärmt wird, daß die auf die Außenumfangs-Ringflächen 12 und 14 auftreffenden Pulverpartikel bereits beim Auftreffen aufschmelzen. Bevorzugte Verfahren hierfür sind sogenannte Flammspritzverfahren und Plasmaspritzverfahren. Die Pulverschichten der Isolationsschichten 24 und 26 haben vorzugsweise für Kunststoffpulver eine Dicke zwischen 30 µm und 500 µm und für Keramikpulver zwischen 50 µm und 300 µm. Vorzugsweise beträgt die Dicke der Pulverschicht aus Keramik zwischen 80 µm und 140 µm. Kunststoffschichten und Keramikschichten von dieser geringen Dicke haben sehr kleine Poren im Bereich von µm. Diese Mikro-Poren der Pulverschichten haben den Nachteil, daß durch sie Flüssigkeit oder Luft hindurchdringen kann und dann eine Korrosion der Außenumfangs-Ringflächen 12 und 14 und eine elektrische Verbindung zwischen der Lagerschale 10 und dem Gehäuse 2 erzeugen kann. Zur Vermeidung dieser Nachteile sind die Pulverschichten der Isolationsschichten 24 und 26 gemäß der Erfindung auf ihren von den Außenumfangs-Ringflächen 12 und 14 abgewandten Oberflächen, an welchen die Innenumfangs- Ringflächen 4 und 6 anliegen, mit einem Porenverschlußmittel versiegelt. Dieses Porenverschlußmittel ist ein ursprünglich sprühfähiges oder fließfähiges oder pastenartiges, nach dem Einbringen in die Mikro-Poren darin haftendes und anschließend aushärtendes Material, welches wasserunlöslich und ölunlöslich ist und welches für die üblicherweise zu erwartenden Lager-Betriebstemperaturen temperaturunempfindlich ist. Dieses Porenverschlußmittel ist vorzugsweise eine dünnflüssige Flüssigkeit, welches auf die Isolationsschichten 24 und 26 mit einem Pinsel oder einer Walze oder einem anderen Auftragselement aufgetragen werden kann und in die Mikro-Poren der Pulverschicht eindringt und diese verschließt) ohne die Dicke der Pulverschicht zu vergrößern oder ohne die Dicke der Pulverschicht wesentlich zu vergrößern. Gemäß der Erfindung hergestellte Isolationsschichten 24 und 26 von der genannten geringen Dicke in Lagerradialrichtung haben den Vorteil, daß sie mit sehr kleinen Dicken-Toleranzen hergestellt werden können und ihre Oberflächen keine zusätzliche Bearbeitung erfordert. Insbesondere brauchen die Pulverschichten der Isolationsschichten 24 und 26 nicht abgeschliffen zu werden. Ein weiterer Vorteil ist, daß wegen der nur geringen Schichtdicken sehr wenig Pulver und sehr wenig Porenverschlußmittel benötigt wird. Die Verfahren zur Herstellung der Pulverschichten und zum Auftragen der Porenverschlußmittel sind ebenfalls relativ billig. Dadurch können alle Gleitlager in der vorstehend beschriebenen Weise durch eine Isolationsschicht 24 und 26 elektrisch isolierend ausgebildet werden, auch wenn eine elektrische Isolation nicht erforderlich ist. Dies bedeutet, daß nicht mehr zwei verschiedene Lagergehäuse auf Vorrat hergestellt und aufbewahrt werden müssen, abhängig davon, ob das Lager elektrisch isolierend oder nicht-isolierend ausgebildet werden muß. Gemäß der Erfindung sind die elektrisch isolierend ausgebildeten Lager nicht mehr wesentlich teurer als die Lager, die elektrisch nicht isoliert zu werden brauchen. Falls ein Lager in Ausnahmefällen elektrisch leitend sein muß, kann die elektrisch isolierende Isolationsschicht 24 und 26 auf einfache Weise durch ein Element aus elektrisch leitendem Material überbrückt werden.

Bei der dargestellten Ausführungsform handelt es sich um ein Gleitlager mit einer Losringschmierung durch einen Schmierring 30, welcher auf der zu lagernden Welle sitzt und von ihr in Wellendrehrichtung mitgedreht wird. Dabei fördert der Schmierring 10 aus einem Lagersumpf 32 Schmieröl auf die Welle.

Am Lagergehäuse 2 können auf einer oder beiden Stirnseiten ein Dichtungsring 34 und/oder 36 befestigt sein. Diese Dichtungsringe 34 und 36 können entweder als Labyrinthdichtung mit einem Labyrinth 38 ausgebildet sein oder eine Labyrinthdichtung 40, beispielsweise eine Schneidendichtung enthalten.

In Fig. 1 bezeichnen 22 die axiale Länge, mit welcher der rechts dargestellte Dichtungsring 36 über das Lagergehäuse 2 hinausragt; b2 die axiale Länge des Lagergehäuses 2; b4 die axiale Tiefe innerhalb des linken Lagerringes 24, innerhalb welcher Axiallager- Gleitlagerelemente 42 auf einem Kreisdurchmesser d8 an einer linken Stirnfläche der Lagerschale 10 angeordnet sind; b5 die axiale Länge der Lagerschale 10; b6 die axiale Länge, mit welcher der links angeordnete Dichtungsring 24 über das Lagergehäuse 2 axial übersteht; B3 die axiale Länge der Lauffläche 20 der Lagerschale 10.

Lagergehäuse 2, die Lagerschale 10 und/oder die Dichtungsringe 34 und 36 und/oder die Labyrinthdichtung 40 sind in einen oberen Halbringteil und einen unteren Halbringteil unterteilt, damit sie leichter auf eine Welle montiert werden können.

Als Porenverschlußmittel wird vorzugsweise ein dünnflüssige Flüssigkeit verwendet, wie sie beispielsweise unter der Bezeichnung Loctite 290 bekannt ist. Diese kann auf einfache Weise mit einem Pinsel oder einer Walze oder im Sprühverfahren oder anderweitig auf die ausgehärtete Pulverschicht aufgebracht werden, ohne daß sie deren Dicke merklich vergrößert.

Gemäß einer anderen Ausführungsform nach der Erfindung wird die Lagerschale 10 (oder das Lagergehäuse 2) zuerst mit einer Haftschicht beschichtet bevor dann die Pulverschicht aus Keramik der Isolationsschicht 24 und 25 auf diese Haftschicht aufgespritzt wird. Die Haftschicht wird vorzugsweise ebenfalls als Pulver mittels eines Wärmespritzverfahrens wie z. B. das Flammspritzverfahren oder das Plasmaspritzverfahren auf die Lagerschale 10 (oder das Lagergehäuse 2) aufgespritzt und gleichzeitig aufgeschmolzen. Die Haftschicht hat eine wesentlich größere Elastizität als die Pulverschicht aus Keramik. Sie hat eine Dicke von maximal 500 µm, vorzugsweise von maximal 140 µm. Sie besteht vorzugsweise aus NiAl, z. B. NiAl 80/20, oder aus AlSi, z. B. AlSi 12.

Claims (11)

1. Gleitlager, enthaltend mindestens

• 1.1. ein Lagergehäuse (2),
• 1.2. eine Lagerschale (10), welche im Lagergehäuse (2) untergebracht ist und von ihm gehalten wird,
• 1.3. ein elektrisches Isolierungsmittel zwischen der Lagerschale und dem Lagergehäuse, dadurch gekennzeichnet,
• 1.4. daß das elektrische Isolierungsmittel eine Pulverschicht (24, 26) aus Kunststoff oder vorzugsweise Keramik aufweist, welche zwischen der Lagerschale (10) und dem Lagergehäuse (2) angeordnet ist und diese beiden Teile elektrisch isolierend voneinander trennt,
• 1.5. daß die Pulverschicht (24, 26) auf eines der beiden Teile (2, 10) in Form von Pulver aufgesprüht und aufgeschmolzen ist,
• 1.6. daß Poren, welche in der Oberfläche der Pulverschicht vorhanden sind, durch ein Pulververschlußmittel aus elektrisch isolierendem Material verschlossen sind, welches die Dicke der Pulverschicht nicht oder nur unmerklich erhöht,
• 1.7. daß das Porenverschlußmittel ein ursprünglich sprühfähiges, fließfähiges oder pastenartiges, nach dem Einbringen in die Poren darin haftendes und aushärtendes Material ist, welches wasserunlöslich und ölunlöslich ist und welches für die üblicherweise zu erwartenden Lager- Betriebstemperaturen temperaturunempfindlich ist.

2. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverschicht der Isolationsschicht (24, 26) eine Dicke in Lagerradialrichtung für Kunststoffpulver im Bereich zwischen 30 µm und 500 µm und für Keramikpulver im Bereich zwischen 50 µm und 300 µm, vorzugsweise zwischen 80 µm und 140 µm hat.

3. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverschicht der Isolationsschicht (24, 26) auf mindestens eine Außenumfangsfläche (12, 14) der Lagerschale (10) aufgespritzt ist, welche in einer Innenumfangsfläche (4, 6) des Lagergehäuses (2) liegt.

4. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver während seines Aufsprühens auf das Lagerteil (10, 2) erwärmt wird, derart, daß es bereits beim Auftreffen auf das betreffende Lagerteil (10, 2) seine Schmelztemperatur hat und auf dieses Lagerteil aufschmilzt, vorzugsweise durch Auftragen des Pulvers durch ein Flammspritzverfahren oder durch ein Plasmaspritzverfahren.

5. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschale (10) im Lagergehäuse (2) kugelbeweglich gelagert ist, und daß die Isolationsschicht (24, 26) eine Kugel-Lagerfläche bildet.

6. Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches mindestens ein Lagergehäuse (2), eine Lagerschale (10), die im Lagergehäuse (2) untergebracht ist und von ihr gehalten wird, und ein elektrisches Isolierungsmittel (24, 26) zwischen der Lagerschale (10) und dem Lagergehäuse (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisches Isolierungsmittel Pulver aus Kunststoff oder vorzugsweise Keramik in einer Schichtdicke von maximal 0,500 mm auf eines der beiden voneinander zu isolierenden Lagerteile (2, 10) aufgesprüht und während des Aufsprühvorganges so erwärmt wird, daß es beim Auftreffen auf das zu beschichtende Lagerteil (2, 10) bereits seine Schmelztemperatur hat und auf das betreffende Lagerteil (2, 10) aufschmilzt, und daß anschließend in der Oberfläche der aufgesprühten und ausgehärteten Pulverschicht vorhandene Poren durch ein Porenverschlußmittel verschlossen werden, welches in einem sprühfähigen, fließfähigen oder pastenartigen Zustand auf die aufgesprühte Pulverschicht aufgetragen wird und dabei in die Poren eingebracht wird, und daß anschließend das Porenverschlußmittel Zeit erhält, um in den Poren auszuhärten und darin zu haften, wobei als Porenverschlußmittel ein elektrisch isolierendes, wasserunlösliches und ölunlösliches Material verwendet wird, welches für die üblicherweise zu erwartenden Lager-Betriebstemperaturen temperaturunempfindlich ist, und daß das Porenverschlußmittel derart auf die Pulverschicht aufgetragen wird, daß es entweder nicht aus den Poren herausragt oder die Pulverschicht mit einer Schichtdicke von maximal 0,050 mm bedeckt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Lagerteil (2, 10), welches mit der Isolierschicht (24, 26) beschichtet wird, zuerst eine Haftschicht aufgebracht wird, daß anschließend auf diese Haftschicht die aus Keramik bestehende Pulverschicht aufgesprüht wird, und daß für die Haftschicht ein Material verwendet wird, welches nach dem Aufbringen auf den Lagerteil (2, 10) eine wesentlich größere Elastizität hat als die anschließend auf sie aufgetragene Pulverschicht aus Keramik, so daß die Haftschicht Wärmedehnungen des Lagerteils (2, 10) mindestens teilweise kompensieren und dadurch von der Pulverschicht aus Keramik entsprechend abhalten kann.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftschicht in Form von Pulver, vorzugsweise aus NiAl 80/20 oder AlSi 12 oder einem ähnliche Hafteigenschaften aufweisenden Material, auf den zu beschichtenden Lagerteil (2, 10) aufgespritzt und aufgeschmolzen wird, vorzugsweise durch ein Flammspritzverfahren oder ein Plasmaspritzverfahren.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftschicht als dünne poröse Schicht bis zu einer Schichtdicke von maximal 500 µm auf den Lagerteil (2, 10) aufgetragen wird.

10. Verwendung einer Isolationsschicht (24, 26) zwischen einem Lagergehäuse (2) und einer Lagerschale (10), welche aus einer im Sprühverfahren auf eines dieser beiden Lagerteile (2, 10) aufgesprühten und durch Wärmezufuhr geschmolzen Pulverschicht aus Kunststoffpulver mit einer Schichtdicke zwischen 0,030 und 0,500 mm oder vorzugsweise aus Keramikpulver mit einer Schichtdicke zwischen 0,080 und 0,300 mm sowie einem Porenverschlußmittel aus elektrisch isolierendem besteht, welches im fließfähigen Zustand in Poren in der Oberfläche der Pulverschicht eingebracht und darin ausgehärtet wurde, um diese Poren zu verschließen.

11. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem beschichteten Lagerteil (2, 10) und der Pulverschicht aus Keramik eine Haftschicht befindet, welche eine wesentlich größere Flexibilität hat als die Pulverschicht.