DE2944052A1

DE2944052A1 - Heavy duty plain bearing - has backing surface profiled to take plastic based working coating (OE 15.3.80)

Info

Publication number: DE2944052A1
Application number: DE19792944052
Authority: DE
Inventors: Otto Ing Ehrentraut; Franz Dr Mitterbauer
Original assignee: Miba Gleitlager Austria GmbH
Current assignee: Miba Gleitlager Austria GmbH
Priority date: 1978-11-08
Filing date: 1979-10-31
Publication date: 1980-05-22
Also published as: ATA797578A; AT359338B; DE2944052C2

Abstract

The bearing has a cast or rolled metal backing, on which a continuous working coating of plastic-based material is applied. The surface (4) of the backing (2) is profiled by mechanical or chemical treatment to take the plastic coating (3), whose thickness exceeds the height of the profile peaks (6) on the backing towards the running surface (5) pref. by less than 25 microns.

Description

Hochbelastbares Gleitlagerelement Heavy-duty slide bearing element

Die Erfindung bezieht sich auf ein hochbelastbares Gleitlagerelement mit einer gegossenen bzw. gewalzten Schicht aus Lagermetall und einer auf dieser Lagermetallschicht aufgebrachten durchgehenden Laufschicht aus Kunststoffbasis. The invention relates to a heavy-duty slide bearing element with a cast or rolled layer of bearing metal and one on top of it Bearing metal layer applied continuous running layer made of plastic base.

Die Gleiteigenschaften von Lagerwerkstoffen auf Kunststoffbasis sind zwar günstiger als Jene eines Lagermetalls auf Aluminium- oder Kupferbasis, doch besitzen Kunststoffe eine vergleichsweise geringe Festigkeit, weshalb bei deren alleiniger Verwendung als Laufschicht die Gefahr besteht, daß bei höheren Lagerbelastungen Dauerbrüche auftreten. The sliding properties of plastic-based bearing materials are cheaper than that of a bearing metal based on aluminum or copper, but Plastics have a comparatively low strength, which is why they have sole use as an overlay there is a risk of higher bearing loads Fatigue fractures occur.

Außerdem weisen Kunststoffe im Vergleich mit Aluminium oder Kupfer eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit auf, so daß die Abfuhr der Lagerreibungswärme von der Lauffläche stark gedrosselt ist, und es zu Wärmeschäden kommen kann.In addition, plastics compare favorably with aluminum or copper a very low thermal conductivity, so that the dissipation of the bearing frictional heat is severely throttled by the tread, and heat damage can occur.

Aus diesem Grunde wurde bereits vorgeschlagen, die Laufschicht auf Kunststoffbasis nicht als geschlossene Schicht auszubilden, sondern durch Stege aus Lagermetall zu unterbrechen. Durch ein solches Einbetten der Kunststoff-Laufschicht in oberflächliche Vertiefungen der wesentlich festeren Schicht aus Lagermetall wird die Laufschicht auf Kunststoffbasis durch die Lagermetallschicht gestützt, was die Belastbarkeit des Lagers beträchtlich erhöht. Außerdem wird durch die verbleibenden Stege der Lagermetallschicht eine Quetschverformung der Laufschicht verhindert und die Wärmeabfuhr verbessert. Da aber die Stege aus dem Lagermetall mit den ungünstigeren Gleiteigenschaften am Reibungsvorgang teilnehmen, ist die Gefahr des Anreibens besonders während des Einlaufens dieser Gleitlager gegeben, weil mit örtlichen Druckspitzen gerechnet werden muß. Um nun dem Gleitlagerelement auch beim Einfahren günstige Gleiteigenschaften zu verleihen, wurde vorgeschlagen, die Stege aus Lagermetall gegenüber der Laufschicht auf Kunststoffbasis zurUckzusetzen. Dadurch wird aber eine geschlossene Lauffläche verhindert und die Ausbildung eines tragenden Schmiermittelfilms erschwert. For this reason it has already been proposed to top the overlay The plastic base should not be designed as a closed layer, but rather by means of bars to interrupt from bearing metal. By embedding the plastic running layer in this way in superficial depressions of the essential firmer layer Bearing metal becomes the plastic-based running layer through the bearing metal layer supported, which increases the load capacity of the camp considerably. In addition, through the remaining webs of the bearing metal layer cause a crushing deformation of the running layer prevents and improves heat dissipation. But since the bars are made of the bearing metal participate in the friction process with the less favorable sliding properties, is the There is a risk of rubbing especially during the running-in of these plain bearings, because local pressure peaks must be expected. To now the plain bearing element to give favorable sliding properties even when retracting, it was proposed to set back the bars made of bearing metal opposite the plastic-based running layer. However, this prevents a closed running surface and the formation of a load-bearing lubricant film made difficult.

Für Gleitlager mit gesinterten Lagermetallschichten müssen die beim Sintern zwangsweise entstehenden Poren abgedeckt werden, um einen entsprechenden Schmiermittelfilm sicherstellen zu können. Ein solcher Porenverschluß wird bei einem bekannten Sintermetall-Gleitlager (AT-PS 328.799) durch das Aufspritzen einer Kunststoffschicht erreicht, wobei durch das Ausfüllen der Poren eine entsprechende Verankerung der aufgespritzen Kunststoffschicht sichergestellt werden soll, um den sonst zu erwartenden Ablöseerscheinungen vorzubeugen.Durch die in vorhandene Poren der Sintermetallschicht eingreifenden Ansätze der Kunststoffschicht kann zwar die Verbindung zwischen der Sintermetallschicht und der Kunststoffschicht verbessert werden, doch kann durch die in die Poren ragenden Ansätze der Kunststoffschicht diese nicht gestützt werden, was die Belastbarkeit eines solchen Lagers beeinträchtigt, ganz abgesehen davon, daß Sintermetall- Gleitlager von vornherein eine vergleichsweise geringe Tragfähigkeit besitzen. Dazu kommt noch, daß für eine günstige Wärme abfuhr die Kunststoffschicht möglichst dünn sein soll, was aber die Anreibgefahr bei höheren Belastungen mit sich bringt, weil große Oberflächenbereiche der Sintermetallschicht durch den Kunststoff hindurchdringen können. For plain bearings with sintered bearing metal layers, the Sintering inevitably arising pores are covered to a corresponding To be able to ensure a lubricant film. Such a pore closure is at a known sintered metal plain bearings (AT-PS 328.799) by spraying on a plastic layer achieved, whereby by filling the pores a corresponding anchoring of the sprayed on plastic layer should be ensured in order to avoid the otherwise expected Preventing the appearance of detachment through the pores in the sintered metal layer engaging approaches of the plastic layer can admittedly the connection between the Sintered metal layer and the plastic layer can be improved, but can by the approaches of the plastic layer protruding into the pores are not supported, which affects the load-bearing capacity of such a bearing, not to mention that sintered metal From the outset, plain bearings are a comparative one have a low load-bearing capacity. In addition, for a favorable heat dissipated the plastic layer should be as thin as possible, but this increases the risk of rub-off at higher Brings loads with it, because large surface areas of the sintered metal layer can penetrate through the plastic.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein hochbelastbares Gleitlagerelement der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, daß trotz einer durchgehenden Laufschicht auf Kunststoffbasis eine ausreichende Festigkeit und eine genügende Wärme abfuhr über das Lagermetall gewährleistet wird, ohne daß die Gefahr eines Anreibens bei dem besonders gefährdeten Einlaufvorgang besteht. The invention is therefore based on the object of a highly resilient To improve plain bearing element of the type described above that despite one continuous plastic-based running layer has sufficient strength and a Sufficient heat dissipation via the bearing metal is guaranteed without the risk there is rubbing in the particularly endangered running-in process.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die der Laufschicht zugekehrte Oberfläche der Lagermetallschicht durch eine mechanische bzw. chemische Bearbeitung profiliert ist, und daß die Dicke der Laufschicht über den gegen die Lauffläche vorragenden Profilspitzen der Lagermetallschicht vorzugsweise kleiner als 25 um ist. Durch die Profilierung der Oberfläche der Lagermetallschicht wird einerseits eine Verzahnung zwischen der Lagermetallschicht und der Laufschicht auf Kunststoffbasis erreicht, über die die Stützwirkung der Lagermetallschicht auf die Kunststoffschicht voll zur Wirkung kommen kann, weil die Lagermetallschicht weit in die Kunststoffschicht hineinragt, und anderseits eine gute Wärmeabfuhr sichergestellt. Die Profilierung der Oberfläche der Lagermetallschicht ergibt nämlich eine stark vergrößerte Berührungsfläche zwischen den beiden Schichten, wobei die Dicke der Kunststoff-Laufschicht im Bereich der vorragenden Profilspitzen sehr klein gehalten werden kann. Durch die geringe ttberdeckungshöhe von vorzugsweise weniger als 25 m im Bereich der Profilspitzen spielt die schlechte Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffes kaum eine Rolle. Außerdem ergeben sich beim Einlaufen des Lagers wegen der bereichsweise geringen Schichtdicke der Kunststoffschicht keine Nachteile, weil die Lagermetallschicht nur örtlich begrenzt an wenigen Stellen durch die Kunststoffschicht durchtreten kann, wobei Ja für den besonders gefährdeten Einlaufvorgang noch die geschlossene Laufschicht auf Kunststoffbasis ausgenützt werden konnte. The invention solves the problem posed by the fact that the overlay facing surface of the bearing metal layer by a mechanical or chemical Machining is profiled, and that the thickness of the overlay over against the Tread protruding profile peaks of the bearing metal layer preferably smaller than is 25 µm. By profiling the surface of the bearing metal layer is on the one hand, a toothing between the bearing metal layer and the running layer Plastic base achieved through which the supporting effect of the bearing metal layer on the Plastic layer can come into full effect because the bearing metal layer is wide protrudes into the plastic layer and, on the other hand, ensures good heat dissipation. The profiling of the surface of the bearing metal layer results in a strong increased contact area between the two layers, the thickness of the Plastic running layer in the area of the protruding profile tips is very small held can be. Due to the low coverage of preferably less than 25 The poor thermal conductivity of the plastic plays a role in the area of the profile tips hardly a role. In addition, when the camp is running in, there are some areas small layer thickness of the plastic layer no disadvantages because the bearing metal layer penetrate through the plastic layer only locally in a few places can, whereby yes for the particularly endangered running-in process or the closed one Plastic-based running layer could be exploited.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung eines Gleitlagerelementes können somit die Vorzüge einer geschlossenen Kunststoff-Laufschicht besonders in der kritischen Einlaufphase voll ausgeschöpft werden, ohne die bisher damit verbundenen Nachteile einer geringen Festigkeit und einer ungenügenden Wärme abfuhr in Kauf nehmen zu müssen. The inventive design of a plain bearing element can thus the advantages of a closed plastic running layer, especially in the critical one The running-in phase can be fully exploited without the disadvantages associated with it a low strength and insufficient heat dissipation take into account have to.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise rein schematisch dargestellt. Es zeigen Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Gleitlagerelement mit einem mechanisch hergestellten Oberflächenprofil der Lagermetallschicht im Schnitt, Fig. 2 ein solches Gleitlagerelement mit einer durch einen Ätzvorgang erreichten Profilierung und Fig. 3 ein Gleitlagerelement, bei dem die Oberfläche der Lagermetallschicht nach einer mechanischen Profilierung zusätzlich geätzt wurde. In the drawing, the subject matter of the invention is, for example, pure shown schematically. 1 shows a slide bearing element according to the invention with a mechanically produced surface profile of the bearing metal layer in section, 2 shows such a plain bearing element with one obtained by an etching process Profiling and FIG. 3 shows a plain bearing element in which the surface of the bearing metal layer was additionally etched after mechanical profiling.

Auf einem beliebigen Lagerkörper 1 aus Stahl od.dgl. On any bearing body 1 made of steel or the like.

ist eine gegossene oder gewalzte Schicht 2 aufgetragen, die aus einem Lagermetall auf Aluminium- oder Kupferbasis besteht. Auf diese Lagermetallschicht 2 ist eine Laufschicht 3 auf Kunststoffbasis aufgebracht.a cast or rolled layer 2 is applied, which consists of a Bearing metal is based on aluminum or copper. On this layer of bearing metal 2, a plastic-based running layer 3 is applied.

Gleitlager von vornherein eine vergleichsweise geringe Tragfähigkeit besitzen. Dazu kommt noch, daß für eine günstige Wärmeabfuhr die Kunststoffschicht möglichst dünn sein soll, was aber die Anreibgefahr bei höheren Belastungen mit sich bringt, weil große Oberflächenbereiche der Sintermetallschicht durch den Kunststoff hindurchdringen können.Plain bearings have a comparatively low load-bearing capacity from the outset own. In addition, the plastic layer for a favorable heat dissipation should be as thin as possible, but this also increases the risk of abrasion under higher loads brings itself because large surface areas of the sintered metal layer through the plastic can penetrate.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die der Laufschicht zugekehrte Oberfläche der Lagermetallschicht durch eine mechanische bzw. chemische Bearbeitung profiliert ist, und daß die Dicke der Laufschicht über den gegen die Lauffläche vorragenden Profilspitzen der Lagermetallschicht vorzugsweise kleiner als 25 um ist. Durch die Profilierung der Oberfläche der Lagermetallschicht wird einerseits eine Verzahnung zwischen der Lagermetallschicht und der Laufschicht auf Kunststoffbasis erreicht, über die die Stützwirkung der Lagermetallschicht auf die Kunststoffschicht voll zur Wirkung kommen kann, weil die Lagermetallschicht weit in die Kunststoffschicht hineinragt, und anderseits eine gute Wärmeabfuhr sichergestellt. Die Profilierung der Oberfläche der Lagermetallschicht ergibt nämlich eine stark vergrößerte Berührungsfläche zwischen den beiden Schichten, wobei die Dicke der Kunststoff-Laufschicht im Bereich der vorragenden Profilspitzen sehr klein gehalten werden kann. Durch die geringe Uberdeckungshöhe von vorzugsweise weniger als 25zum im Bereich der Profilspitzen spielt die schlechte Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffes kaum eine Rolle. Außerdem ergeben sich beim Einlaufen des Lagers wegen der bereichsweise geringen Schichtdicke der Kunststoffschicht keine Nachteile, weil die Lagermetallschicht nur örtlich begrenzt an wenigen Stellen durch die Kunststoffschicht durchtreten kann, wobei Ja für den besonders gefährdeten Einlaufvorgang noch die geschlossene Laufschicht auf Kunststoffbasis ausgenützt werden konnte. The invention solves the problem posed by the fact that the overlay facing surface of the bearing metal layer by a mechanical or chemical Machining is profiled, and that the thickness of the overlay over against the Tread protruding profile peaks of the bearing metal layer preferably smaller than is 25 µm. By profiling the surface of the bearing metal layer is on the one hand, a toothing between the bearing metal layer and the running layer Plastic base achieved through which the supporting effect of the bearing metal layer on the Plastic layer can come into full effect because the bearing metal layer is wide protrudes into the plastic layer and, on the other hand, ensures good heat dissipation. The profiling of the surface of the bearing metal layer results in a strong increased contact area between the two layers, the thickness of the Plastic running layer in the area of the protruding profile tips is very small held can be. Due to the low coverage of preferably less than 25 to The poor thermal conductivity of the plastic plays a role in the area of the profile tips hardly a role. In addition, when the camp is running in, there are some areas small layer thickness of the plastic layer no disadvantages because the bearing metal layer penetrate through the plastic layer only locally in a few places can, whereby yes for the particularly endangered running-in process or the closed one Plastic-based running layer could be exploited.

Durch die erfwndungsgemäße Ausbildung eines Gleitlagerelementes können somit die Vorzüge einer geschlossenen Kunststoff-Laufschicht besonders in der kritischen Einlaufphase voll ausgeschöpft werden, ohne die bisher damit verbundenen Nachteile einer geringen Festigkeit und einer ungenügenden Wärme abfuhr in Kauf nehmen zu müssen. The inventive design of a plain bearing element allows thus the advantages of a closed plastic running layer, especially in the critical one The running-in phase can be fully exploited without the disadvantages associated with it a low strength and insufficient heat dissipation take into account have to.

Die Oberfläche 4 der Lagermetallschicht 2 weist eine Profilierung auf, die nach Fig. 1 durch eine mechanische Bearbeitung, beispielsweise durch Drehen, Pressen oder Rollen hergestellt wurde, während Fig. 2 eine durch einen Ätzvorgang bewirkte Profilierung zeigt. Eine solche Profilierung kann aber auch durch eine kombinierte mechanische und chemische Behandlung erreicht werden, was in Fig. 3 angedeutet ist. The surface 4 of the bearing metal layer 2 has a profile which according to Fig. 1 by mechanical processing, for example by turning, Pressing or rolling was produced, while Fig. 2 one by an etching process shows effected profiling. Such profiling can also be done by a combined mechanical and chemical treatment can be achieved, which is shown in Fig. 3 is indicated.

Die Dicke der Kunststoffschicht 3, die aus einem Kunstharz als Bindemittel mit Einlagerungen aus Polytetrafluoäthylen, Molybdändisulfid, Graphit od.dgl. Trockenschmiermittel bestehen kann, wird dabei so gewählt, daß die gegen die Lauffläche 5 vorragenden Profilspitzen 6 nahe an die Lauffläche 5 heranreichen. Für übliche Motoren hat sich im Bereich der Profilspitzen 6 eine Uberdeckungshöhe kleiner als 25 im als günstig erwiesen, weil bei dieser Uberdeckungshöhe die geschlossene Kunststoff-Laufschicht 3 während des Einlaufvorganges noch sichergestellt werden kann und die Schichtdicke klein genug ist, um die Reibungswärme an die Lagermetallschicht 2 ausreichend weiterzuleiten. Die durch die Profilierung stark vergrößerte Verbindungsfläche zwischen der Laufschicht 3 und der Lagermetallschicht 2 unterstützt selbstverständlich den Wärmeübergang. The thickness of the plastic layer 3, which is made of a synthetic resin as a binder with inclusions of polytetrafluoroethylene, molybdenum disulfide, graphite or the like. Dry lubricant can exist, is chosen so that the protruding against the running surface 5 Reach profile tips 6 close to the running surface 5. Has become common for engines In the area of the profile peaks 6, an overlap height of less than 25 μm is favorable proven, because at this overlap height the closed plastic running layer 3 can still be ensured during the running-in process and the layer thickness is small enough to pass the frictional heat to the bearing metal layer 2 sufficiently. The connecting surface between the running layer, which is greatly enlarged by the profiling 3 and the bearing metal layer 2 naturally supports the heat transfer.

Die profilierte Oberfläche 4 der Lagermetallschicht 2 gewährleistet darüber hinaus eine Stützung der Laufschicht 3 durch die Lagermetallschicht 2 zufolge der Verzahnung dieser beiden Schichten, so daß auch die Fe*igkeitswerte dieser Lagerelemente gegenüber bekannten Gleitlagerelementen mit einer durchgehenden Laufschicht auf Kunststoffbasis bedeutend höher liegen. The profiled surface 4 of the bearing metal layer 2 ensures in addition, the bearing metal layer 2 supports the running layer 3 the interlocking of these two layers, so that the resistance values of these bearing elements compared to known slide bearing elements with a continuous running layer Plastic base are significantly higher.

Claims

Claim: Heavy-duty sliding bearing element with a cast or rolled layer of bearing metal and one applied to this bearing metal layer continuous running layer based on plastic, characterized in that the Running layer (3) facing surface (4) of the bearing metal layer (2) through a mechanical or chemical processing profiled lut and that the thickness of the overlay (3) above the profile tips (6) of the bearing metal layer protruding against the running surface (5) (2) is preferably less than 25 µm.