DE3621577A1 - Gleitlager - Google Patents
GleitlagerInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Gleitlager mit einer
auf einer Stützschicht aufgebrachten Tragschicht aus Lagerwerkstoff,
die in axialem Abstand voneinander angeordnete,
nutartige Ausnehmungen aufweist, welche vorzugsweise mit
einem Gleitlagerwerkstoff mit gegenüber dem Lagerwerkstoff
der Tragschicht unterschiedlicher Härte ausgefüllt sind.
Gleitlager dieser Art sind aus DE-OS 19 38 010, DE-OS
22 51 637, AT-PS 7 97 483 und EP-PS 57 808 in verschiedenen
Ausführungen bekannt. Wenngleich bei diesen Gleitlagern
durch die mit Gleitlagerwerkstoff gefüllten, nutartigen
Vertiefungen in der Tragschicht die Belastbarkeit des
Gleitlagers erhöht wird, bereitet die Einbettung von Fremdkörpern
Schwierigkeiten. Die mit Gleitlagerwerkstoff unterschiedlicher
Härte gefüllten nutartigen Vertiefungen
bilden sich im wesentlichen in Umfangsrichtung der Lagerlauffläche
erstreckende Grenzen zwischen Laufflächenbereiche
höherer und geringerer Härte. Damti wird den in
den Bereich der Lagerlauffläche gelangenden Fremdkörpern
eine Führung in Umfangsrichtung der Lagerlauffläche erteilt
und die Einbettung solcher Fremdkörper verzögert,
so daß durch solche Fremdkörper Störstellen gebildet werden
können, die örtliche Überbelastungen des Gleitlagers hervorrufen.
Gemäß EP-PS 57 808 soll diese Einscheinung dadurch
besser beherrschbar gemacht werden, daß man den
axialen Abstand der nutartigen Vertiefungen in Abhängigkeit
vom Lagerdurchmesser sehr klein hält, so daß bei
Entstehung von Störstellen und örtlichen Überbelastungen
sowohl Bereiche größerer als auch Bereiche geringerer Härte
der Lagerlauffläche in solche Störstellen einbezogen
werden. Die demgemäß in EP-PS 57 808 geforderte enge
Anordnung der nutartigen Vertiefungen bedingt jedoch eine
wesentliche Erhöhung des Aufwandes bei der Lagerherstellung
und verursacht dadurch eine beträchtliche Erhöhung des
Gestehungspreises.
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, Gleitlager der
eingangs angesprochenen Art dahingehend wesentlich zu verbessern,
daß unter Beibehaltung hoher Belastbarkeit des
Gleitlagers die Einbettfähigkeit für Fremdkörper beträchtlich
vergrößert wird, so daß auch die Neigung zu örtlicher
Überbelastung in der Lagerlauffläche wesentlich herabgesetzt
wird. Zugleich soll das Gleitlager preisgünstig
herstellbar sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
nutartigen Vertiefungen in der Tragschicht nur auf einen
dem Bereich höchster Druckbelastung im Betrieb entsprechenden
Teil des Gleitlager-Umfangs vorgesehen sind, der kleiner
als die Hälfte des Gleitlagerumfangs ist.
Durch die Erfindung weist das Gleitlager auf den größten
Teil seines Umfangs erhöhte Einbettfähigkeit für Fremdkörper
auf, insbesondere ist eine noch erhöhte Einbettfähigkeit
für Fremdkörper unmittelbar vor dem Bereich höchster Druckbelastung
des Gleitlagers vorhanden, so daß Fremdkörper in
einen vor dem Bereich höchster Druckbelastung liegenden,
von nutartigen Vertiefungen freien Teil der Gleitschicht
eingebettet werden können und dadurch nicht erst in den
mit nutartigen Vertiefungen versehenen und damit für die
Einbettung von Fremdkörpern kritischen Abschnitt der
Lagerlauffläche gelangen.
In besonders vorteilhafter Ausführung hat das erfindungsgemäße
Gleitlager die Form eines aus zwei oder mehr in
Umfangsrichtung zusammengesetzten Gleitlagerschalen
gebildeten Radialgleitlagers, wobei nur eine der Gleitlagerschalen
nutartige Vertiefungen in ihrer Tragschicht aufweist.
In dieser Ausführung läßt sich das erfindungsgemäße Gleitlager
besonders preisgünstig herstellen, da die von nutartigen
Vertiefungen freie Gleitlagerschale bzw. Gleitlagerschalen
in der herkömmlichen Weise mit wesentlich
geringerem Aufwand herstellbar sind, als mit nutartigen
Vertiefungen in ihrer Tragschicht ausgebildete
Gleitlagerschalen.
Die von nutartigen Vertiefungen freie Gleitlagerschale kann
aus Dreischichtwerkstoff mit Tragschicht aus Gleitlagermaterial
mit Notlaufeigenschaften, beispielsweise Bronze
oder Aluminium-Legierung und Gleitschicht auf Weißmetall-
Basis aufgebaut sein. Dabei kann die Tragschicht der von
nutförmigen Vertiefungen freien Gleitlagerschale bzw.
Gleitlagerschalen aus anderem Gleitlagerwerkstoff als die
Tragschicht der mit nutförmigen Vertiefungen versehen Gleitlagerschale
bestehen, beispielsweise Tragschicht aus Bronze
und mit Vertiefungen versehene Tragschicht aus Aluminium-
Legierung oder umgekehrt. Um die Einbettfähigkeit für Fremdkörper
an den mit weicherem Lagerwerkstoff gefüllten nutartigen
Vertiefungen mit der Einbettfähigkeit der Gleitschicht
in den von nutartigen Vertiefungen freien Bereiche
der Lagerlauffläche vergleichbar zu halten, kann die Gleitschicht
der von nutartigen Vertiefungen freien Gleitlagerschale
bzw. Gleitlagerschalen aus gleicher oder ähnlicher
Gleitlagerlegierung wie der die nutartigen Vertiefungen
füllende Gleitlagerwerkstoff bestehen.
Im Rahmen der aus zwei oder mehr Gleitlagerschalen aufgebauten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleitlagers
können auch die von nutartigen Vertiefungen freie Gleitlagerschale
bzw. Gleitlagerschalen und die mit nutartigen
Vertiefungen versehene Gleitlagerschale voneinander verschiedenen
Aufbau aufweisen und aus voneinander verschiedenen
Werkstoffen bestehen, beispielsweise Aufbau der
von nutartigen Vertiefungen freien Gleitlagerschale bzw.
Gleitlagerschalen aus Zweischichtwerkstoff mit Gleitschicht
hoher Fremdkörper-Einbettungsfähigkeit.
Bei Ausbildung der erfindungsgemäßen Gleitlager in Form
eines aus zwei oder mehr in Umfangsrichtung zusammengesetzten,
ringsegmentartigen Anlaufscheiben gebildeten
Axialgleitlagers kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen
werden, daß nur eine der Anlaufscheiben nutartige Vertiefungen
in ihrer Tragschicht aufweist. Bei nach zwei
Seiten wirkenden Axialgleitlagern kann der nach der einen
axialen Richtung wirkende Teil des Axialgleitlagers mit
nutartigen Vertiefungen in der Tragschicht versehen sein,
während der nach der anderen axialen Richtung wirkende
Teil des Axialgleitlagers frei von nutartigen Vertiefungen
in der Tragschicht ist.
Bei Ausbildung des erfindungsgemäßen Gleitlagers in Form
einer Radialgleitlager-Buchse kann erfindungsgemäß vorgesehen
werden, daß die nutartigen Vertiefungen nur in einem
Segmentbereich in die Tragschicht eingeschnitten sind, der
kleiner als die Hälfte des Tragschichtumfangs ist.
Bei einem Axial-Radial-Gleitlager mit an dem Radiallagerteil
als Axiallagerteil angeformten oder angesetzten Bunden kann
vorgesehen sein, daß der Radiallagerteil nur in einem
Umfangsbereich seiner Lauffläche, der kleiner als die Hälfte
des Radiallagerumfangs ist, mit nutförmigen Vertiefungen
versehen ist, während der eine Bund ringsum mit nutförmigen
Vertiefungen in seiner Tragschicht versehen und der andere
Bund frei von nutförmigen Vertiefungen ist.
Bei Gleitlagern in Form einer Gleitlageranordnung mit Radialgleitlager
und zu beiden Seiten des Radialgleitlagers in
Form von Anlaufscheiben angeordneten Axialgleitlagern kann
erfindungsgemäß vorgesehen werden, daß das Radialgleitlager
nur in einem Umfangsbereich seiner Lauffläche mit nutenförmigen
Vertiefungen versehen ist, der kleiner als die
Hälfte des Radiallager-Umfangs ist, während die zu der
einen Seite des Radialgleitlagers angeordneten Anlaufscheiben
mit sich in Umfangsrichtung erstreckenden nutförmigen
Vertiefungen versehen und die zur anderen Seite
des Radialgleitlagers angeordneten Anlaufscheiben frei
von nutförmigen Vertiefungen sind.
Beispielsweise kann bei Einsatz eines mit Bunden ausgebildeten
oder mit Anlaufscheiben ausgestatteten erfindungsgemäßen
Gleitlagers als Hauptlager von Verbrennungskraftmaschinen
mit angesetzter, zumindest zeitweilig axiale
Druckkräfte auf die Welle ausübender Kupplungseinrichtung
vorgesehen werden, daß der Bund bzw. die Anlaufscheiben
mit nutförmigen Vertiefungen in der Tragschicht auf derjenigen
Seite des Radialgleitlagers angeordnet ist bzw.
sind, die von der Kupplungseinrichtung her mit axialen
Druckkräften beaufschlagt wird.
Die Umfangserstreckung des mit nutartigen Vertiefungen versehenen
Bereichs des Gleitlagers ist im Rahmen der Erfindung
bevorzugt derart, daß derjenige Umfangsbereich über den sich
die in der Tragschicht angebrachte nutartigen Vertiefungen
erstrecken, 90° bis 170°, bevorzugt 100° bis 150°, des zur
Lagermittelachse gebildeten Winkels (α) ausmacht. Bei solchen
Gleitlagern, die für solchen Einsatz vorgesehen sind, bei
dem ein Hauptbelastungsbereich im Lagerumfang auftritt, soll
erfindungsgemäß der mit nutartigen Vertiefungen in der Tragschicht
versehene Umfangsbereich in dem für das jeweilige
Gleitlager vorgesehenen Hauptbelastungsbereich und vorzugsweise
beidseitig um etwa 10° bis 20° des zur Lagermittelachse
gebildeten Winkels (α) über diesen Hauptbelastungsbereich
hinaus erstreckend gebildet sein. Es ist aber auch
möglich, insbesondere bei solchen Gleitlagern, die für
eine Laufrichtung vorgesehen sind und Einrichtungen aufweisen,
die nur eine zu dieser einzigen Laufrichtung
orientierte Montagemöglichkeit bieten, die Abstimmung des
mit nutartigen Vertiefungen in der Tragschicht versehenen
Umfangsbereiches auf den Hauptbelastungsbereich derart
vorzunehmen, daß der mit nutartigen Vertiefungen in der
Tragschicht versehene Umfangsbereich in dem für das jeweilige
Gleitlager vorgesehenen Hauptbelastungsbereich
und sich in der für das Gleitlager vorgesehenen Laufrichtung
um 10° bis 20° des zur Lagermittelachse gebildeten
Winkels (α) über diesen Hauptbelastungsbereich hinaus
erstreckend gebildet ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Tragschicht
zumindest in dem mit nutartigen Vertiefungen versehenen
Bereich, vorzugsweise jedoch in der gesamten Lagerlauffläche
mit einer ununterbrochenen, glatten, dünnen Gleitschicht
überdeckt sein. Diese ununterbrochene, glatte,
dünne Gleitschicht kann in Art einer Anpassungsschicht in
1 bis 5 µm Dicke ausgebildet werden. Es kann aber auch
eine ununterbrochene, glatte Gleitschicht in 3 bis 10 µm
Dicke vorgesehen werden. Diese Gleitschicht kann aus gleichem
Gleitlagerwerkstoff wie das die nutartigen Vertiefungen
füllende Material bestehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kennzeichnen
sich die nutartigen Vertiefungen bzw. Ausnehmungen
dadurch, daß ihre Ausnehmungsbreite, die Breite der zwischen
den nutartigen Vertiefungen verbleibenden Stege, die Ausnehmungstiefe
und die Abhängigkeit der gewählten Ausnehmungsbreite
in Relation zur Breite der verbleibenden
Stege in Abhängigkeit von der spezifischen Lagerbelastung
zu berechnen sind. Die Anordnung der nutartigen Vertiefungen
kann dabei parallel zur Drehrichtung sein. Die nutartigen
Vertiefungen können jedoch auch schraubenförmig zur Drehrichtung
angebracht werden. Es ist auch im Rahmen der
Erfindung möglich, schraubenförmige Vertiefungen in zwei
gegenläufigen, kreuzförmigen Richtungen anzubringen. Diese
letztere Ausbildung eignet sich insbesondere bei Radialgleitlagern
größeren Durchmessers. Eine für Axialgleitlager
besonders günstige Anordnung der nutartigen Vertiefungen
kann spiralförmig sein.
Für die Herstellung des erfindungsgemäßen Gleitlagers
kommen die verschiedensten Werkstoffe und Werkstoffkombinationen
in Betracht. Beispielsweise kann die mit nutartigen
Vertiefungen versehene Tragschicht aus Bleibronze
bestehen, während der die nutartigen Vertiefungen füllende
Gleitlagerwerkstoff eine Weißmetall-Legierung, vorzugsweise
Zinn-Antimon-Legierung ist, beispielsweise vom Typ SnSb7,
wobei vorzugsweise zwischen der Tragschicht und der
Weißmetall-Lagerlegierung eine Nickel-Diffusionssperrschicht
angebracht ist. Die aus Bleibronze bestehende
Tragschicht und die mit Weißmetall-Lagerlegierung gefüllten,
nutartigen Vertiefungen können dabei noch mit
einer Schicht aus Bleilegierung oder Zinnlegierung
überdeckt sein, die eine Dicke von 0,5 bis 2 µm aufweist.
Eine andere im Rahmen der Erfindung vorteilhafte Werkstoffkombination
besteht beispielsweise darin, daß die mit den
nutartigen Vertiefungen versehene Tragschicht aus einer
Aluminiumlegierung, vorzugsweise AlZn4,5SiCuPbMg besteht
und der die nutartigen Vertiefungen füllende Gleitlagerwerkstoff
eine Weißmetall-Gleitlagerlegierung, vorzugsweise
auf der Basis von PbSnCu, ist und über eine Schicht
aus Ni oder CuSn an die Tragschicht gebunden ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden
anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein aus zwei Gleitlagerschalen gebildetes
erfindungsgemäßes Gleitlager in perspektivischer
Darstellung;
Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Gleitlager in Form
einer Lagerbuchse;
Fig. 3 ein Schema mit den für die Berechnung des
mit Vertiefungen versehenen Bereiches der
Lagerlauffläche wesentlichen Kenngrößen;
Fig. 4 einen wesentlich vergrößerten Längsschnitt
im Bereich 4 der Fig. 1;
Fig. 5 den Bereich 5 der Fig. 1, stark vergrößert;
Fig. 6 den Bereich 6 der Fig. 1 in abgewandelter
Ausführung, stark vergrößert;
Fig. 7 den Bereich 7 der Fig. 1 stark vergrößert;
Fig. 8 eine stark vergrößerte Draufsicht im Bereich
8 der Fig. 1;
Fig. 9 ein Schnitt 9-9 der Fig. 8 nochmals
vergrößert;
Fig. 10 eine Schnittdarstellung entsprechend Fig. 9
in etwas abgewandelter Ausführung;
Fig. 11 eine Draufsicht entsprechend Fig. 8 in
abgewandelter Ausführung der Erfindung;
Fig. 12 eine Draufsicht entsprechend Fig. 8 in
einer weiteren Abwandlung der Erfindung;
Fig. 13 eine gemäß der Erfindung ausgebildete
einstückige Bundlagerschale;
Fig. 14 eine gemäß der Erfindung ausgebildete
Lagerschale mit angesetzten Bundflanschen und
Fig. 15 eine Lagerschale und zwei halbringförmige
Anlaufscheiben für eine erfindungsgemäße
Lageranordnung in perspektivischer
Darstellung.
Im Beispiel der Fig. 1 bis 8 ist ein Gleitlager 20,
beispielsweise in Form zweier Lagerschalen 21 und 22 oder in
Form einer Gleitlagerbuchse 23, die nahtlos oder auch gebogen
und mit einem axialen Schlitz 24 gebildet sein kann, nur
in einem Bereich 25 des Gleitflächenumfanges mit nutartigen
Vertiefungen 26 in der Tragschicht 27 versehen. Der Bereich
25 entspricht dem Bereich höchster Druckbelastung des Gleitlagers
und ist kleiner als die Hälfte des Gleitlagerumfangs.
Im Beispiel der Fig. 1 ist das Gleitlager 20 aus zwei
Gleitlagerschalen 21 und 22 gebildet, von denen nur eine, nämlich
die Gleitlagerschale 22 nutartige Vertiefungen 26 in ihrer
Tragschicht 27 aufweist. Dabei ist der mit nutartigen Vertiefungen
26 versehene Bereich 25 kleiner als die in der
Lagerschale 22 vorgesehene Gleitfläche.
Im Beispiel der Fig. 1 ist der Bereich 25 mittig zum
Scheitel der Lagerschale 22 in einem Winkelbereich von etwa
90°, gemessen zur Mittelachse 28 des Gleitlagers 20,
gebildet. Dabei ist berücksichtigt, daß das Gleitlager 20
gemäß Fig. 1 für solche Fälle zum Einsatz kommen soll,
bei denen im Scheitelbereich der Lagerschale 22 ein
Hauptbelastungsbereich H für das Gleitlager 20 entsteht. Der
Bereich 25 in welchem nutartige Vertiefungen 26 in der
Tragschicht 21 angebracht sind, greift dabei beidseitig um
etwa 15°, gemessen zur Mittelachse 28, über den
Hauptbelastungsbereich H hinweg.
Im Beispiel der Fig. 2 ist der Bereich 25, in welchem
nutartige Vertiefungen 26 in der Tragschicht 27 angebracht
sind über einen Winkel α, gemessen zur Mittelachse 28, von
beispielsweise 105° erstreckt. In diesem Beispiel ist die
Gleitlagerbuchse für einen Einsatzzweck gedacht, bei welchem
die Gleitrichtung nur im Sinne des Pfeiles U vorgesehen ist,
und die Gleitlagerbuchse nur in einer Lage hinsichtlich der
Richtung des Pfeiles U in den jeweiligen Maschinenteil
montierbar ist. Angenommenerweise kann bei der in Fig. 2
dargestellten Gleitlagerbuchse der Hauptbelastungsbereich H
einen Winkelbereich von 85° einnehmen. Die Abstimmung des
Bereiches 25, in welchem nutartige Vertiefungen 26 in der
Tragschicht 27 angebracht sind, auf den Hauptbelastungsbereich
H könnte in diesem Beispiel derart sein, daß an
dem in Bewegungsrichtung U rückwärtigen Ende die Grenzen
beider Bereiche 25 und H aufeinanderfallen, während an dem
in Bewegungsrichtung U vorderen Ende der nutartigen
Vertiefungen 26 in der Tragschicht 27 aufweisende Bereich 25
um etwa 20° über das Ende des Hauptbelastungsbereiches H
hinaus erstreckt ist.
Die Erstreckung des mit nutartigen Vertiefungen 26 in der
Tragschicht 27 versehenen Bereiches 25 einseitig oder beidseitig
über den Hauptbelastungsbereich H hinaus geht von
der Erkenntnis aus, daß bei hydrodynamischer Schmierung die
Schmierfilmdicke in Bewegungsrichtung des tribologischen
Systems nach Verlassen des Hauptbelastungsbereiches merklich
oder gar stark abfällt. Mit der Erstreckung des nutartige
Vertiefungen 26 in der Tragschicht aufweisenden
Bereiches 25 einseitig oder beidseitig über den
Hauptbelastungsbereich hinaus wird auch derjenige Bereich der
Gleitfläche mit nutartigen Vertiefungen 26 in der Tragschicht
27 ausgestattet, in welchem die hydrodynamische
Schmierung des Gleitlagers vermindert ist. Es hat sich
nämlich herausgestellt, daß die Ausstattung der Tragschicht
27 mit nutartigen Vertiefungen 26 auch unter verminderten
Schmierungsverhältnissen die Tragfähigkeit des Gleitlagers
erhöht und damit gerade in dem sich an den Hauptbelastungsbereich
anschließenden Bereichen verminderter Schmierung
die Tragfähigkeit des Gleitlagers den Verhältnissen in den
übrigen Lagerbereichen vorteilhaft anpasst.
Für die nutartigen Vertiefungen 26 kommen verschiedene
Ausführungsformen in Betracht, beispielsweise kreisförmig
ringsum laufenden Nuten, wie sie in Fig. 8 in Draufsicht
dargestellt sind. Die nutartigen Vertiefungen 26 können
auch schraubenförmig mit kleinem Steigungswinkel bis zu
15° ausgebildet sein. Zwischen den nutartigen Vertiefungen
26 und den dazwischen stehen gebliebenen Stegen 29 sind
- wie besonders aus Fig. 3 ersichtlich - folgende
Kenngrößen wesentlich:
a = Abstand von Stegmitte zu Stegmitte;
b = Ausnehmungsbreite bzw. Nutbreite im Bereich der Gleitfläche;
s = verbleibende Stegbreite im Bereich der Gleitfläche, und
t = Ausnehmungstiefe bzw. Nuttiefe.
b = Ausnehmungsbreite bzw. Nutbreite im Bereich der Gleitfläche;
s = verbleibende Stegbreite im Bereich der Gleitfläche, und
t = Ausnehmungstiefe bzw. Nuttiefe.
Von den von diesen Kenngrößen abgeleiteten Verhältnissen
ist besonders die Relation der Ausnehmungsbreite bzw. Nutbreite
b zur verbliebenen Stegbreite s von Bedeutung,
ferner die Relation der Ausnehmungsbreite bzw. Nutbreite b
zur Ausnehmungstiefe bzw. Nuttiefe t. Die an Gleitlagern
mit Ausnehmungen in der Tragschicht unter Zugrundelegung
dieser Kenngrößen erzielbaren Effekte sind abhängig von
der tatsächlich zu erwartenden spezifischen Lagerbelastung
der Belastbarkeit der jeweiligen Tragschicht und der Belastbarkeit
des die Ausnehmungen bzw. Nuten füllenden Lagerwerkstoffs.
Unter Zugrundelegung jeweiliger Werte der
spezifischen Lagerbelastung der Belastbarkeit der Tragschicht
und der Belastbarkeit des jeweiligen, die Ausnehmungen
bzw. Nuten füllenden Lagerwerkstoffes sind für
die Ausnehmungsbreite bzw. Nutbreite b, die verbleibende
Stegbreite s, die Ausnehmungstiefe bzw. Nuttiefe t, das
Verhältnis von Ausnehmungsbreite bzw. Nutbreite b zu verbleibender
Stegbreite s (b/s) und das Verhältnis von
Ausnehmungsbreite bzw. Nutbreite b zu Ausnehmungstiefe bzw.
Nuttiefe t (b/t) Minimumwerte, Maximumwerte und mittlere
Werte zu ermitteln. Hierbei ist auszugehen von:
= spezifische Lagerbelastung [N/mm2], zu errechnen
aus:
F = Lagerkraft (-last) in [N],
D = Lagernenndurchmesser in [mm] (Innendurchmesser) und
B = tragende Lagerbreite in [mm] nach der Formel:
F = Lagerkraft (-last) in [N],
D = Lagernenndurchmesser in [mm] (Innendurchmesser) und
B = tragende Lagerbreite in [mm] nach der Formel:
Bei der Berechnung der oben angesprochenen Kenngrößen und
Kenngrößen-Relationen ist auszugehen von der Anwendung für
hochbelastbare Tragschichten, d. h. Tragschichten mit Belastbarkeit von oberhalb etwa 40 N/mm2,
geringbelastbare Tragschichten, d. h. Tragschichten mit Belastbarkeit unterhalb von etwa 35 N/mm2,
mittelbelastbare Tragschichten, d. h. Tragschichten mit Belastbarkeit zwischen etwa 30 und etwa 55 N/mm2,
hochbelastbare, die Ausnehmungen bzw. Nuten ausfüllende Gleitlagerwerkstoffe, d. h. Gleitlagerwerkstoffe mit Belastbarkeit oberhalb von etwa 40 N/mm2,
geringbelastbare, die Ausnehmungen bzw. Nuten ausfüllende Gleitlagerwerkstoffe, d. h. Gleitlagerwerkstoffe mit Belastbarkeit unterhalb von etwa 25 N/mm2 und
mittelbelastbare, die Ausnehmungen bzw. Nuten füllende Gleitlagerwerkstoffe, d. h. Gleitlagerwerkstoffe mit Belastbarkeit zwischen etwa 20 und etwa 45 N/mm2,
wobei sämtliche Belastbarkeiten auf die projizierte Lagerfläche gezogen sind.
hochbelastbare Tragschichten, d. h. Tragschichten mit Belastbarkeit von oberhalb etwa 40 N/mm2,
geringbelastbare Tragschichten, d. h. Tragschichten mit Belastbarkeit unterhalb von etwa 35 N/mm2,
mittelbelastbare Tragschichten, d. h. Tragschichten mit Belastbarkeit zwischen etwa 30 und etwa 55 N/mm2,
hochbelastbare, die Ausnehmungen bzw. Nuten ausfüllende Gleitlagerwerkstoffe, d. h. Gleitlagerwerkstoffe mit Belastbarkeit oberhalb von etwa 40 N/mm2,
geringbelastbare, die Ausnehmungen bzw. Nuten ausfüllende Gleitlagerwerkstoffe, d. h. Gleitlagerwerkstoffe mit Belastbarkeit unterhalb von etwa 25 N/mm2 und
mittelbelastbare, die Ausnehmungen bzw. Nuten füllende Gleitlagerwerkstoffe, d. h. Gleitlagerwerkstoffe mit Belastbarkeit zwischen etwa 20 und etwa 45 N/mm2,
wobei sämtliche Belastbarkeiten auf die projizierte Lagerfläche gezogen sind.
Auf dieser Grundlage sind wie folgt zu berechnen:
a) Breite b in [µm] der nutartigen Vertiefungen bzw.
Ausnehmungen 26 für hochbelastbare Tragschichten gleich
oder kleiner, bevorzugt gleich
für geringbelastbare Tragschichten gleicher oder größer,
bevorzugt gleich
für mittelbelastbare Tragschichten kleiner oder größer,
bevorzugt gleich
b) die verbleibende Stegbreite s in [µm]:
für geringbelastbare Tragschichten gleich oder kleiner, bevorzugt gleich für hochbelastbare Tragschichten gleich oder größer, bevorzugt gleich für mittelbelastbare Tragschichten kleiner oder größer, bevorzugt gleich
für geringbelastbare Tragschichten gleich oder kleiner, bevorzugt gleich für hochbelastbare Tragschichten gleich oder größer, bevorzugt gleich für mittelbelastbare Tragschichten kleiner oder größer, bevorzugt gleich
c) die Ausnehmungstiefe t in [µm]:
für hochbelastbare Füllstoffe gleich oder kleiner, bevorzugt gleich für geringbelastbare Füllstoffe gleich oder größer, bevorzugt gleich für mittelbelastbare Füllstoffe kleiner oder größer, bevorzugt gleich
für hochbelastbare Füllstoffe gleich oder kleiner, bevorzugt gleich für geringbelastbare Füllstoffe gleich oder größer, bevorzugt gleich für mittelbelastbare Füllstoffe kleiner oder größer, bevorzugt gleich
d) die Relation von Ausnehmungsbreite b zu verbleibender
Stegbreite s:
für hochbelastbare Tragschichten
für hochbelastbare Tragschichten
(b/s) max = (1,95 bis 2,0) · (1,757 + 3,1 · 10-3 · + 7,233 -· 10-4 · 2),
für geringbelastbare Tragschichten
(b/s) min = (0,5 bis 0,55) · (0,5100 + 0,9 · 10-3 · + 2,1 -· 10-4 · 2)
und für mittelbelastbare Tragschichten
(b/s) mit = 0,9444 + 1,6667 · 10-3 · + 3,8889 · 10-4 ·- 2
und das Verhältnis der gewählten Ausnehmungsbreite (b)
zu der Ausnehmungstiefe (t)
für hochbelastbare Füllstoffe
für hochbelastbare Füllstoffe
(b/t) min = 4,167 · 10-2 · + 0,8333,
für geringbelastbare Füllstoffe,
(b/t) max = (1,95 bis 2,0) · (10,834 · 102 · + 2,1666) und
für mittelbelastbare Füllstoffe
(b/t) mit = 6,667 · 10-2 · + 1,333.
Hierbei ist berücksichtigt, daß grundsätzlich für die
Dimensionierung der nutenförmigen Vertiefungen eines
derartigen Gleitlagers nicht allein der Lagerdurchmesser,
sondern vor allem der Schmierfilmdruck maßgebend ist.
Vereinfacht kann anstelle des Schmierfilmdruckes die
spezifische Lagerbelastung eingesetzt werden. Dabei hat
sich gezeigt, daß bei hohen spezifischen Belastungen
andere Festlegungen der maßgeblichen Größen für die
nutförmigen Ausnehmungen (Breite, Tiefe, Abstand) vorteilhafter
sind, als bei niedrigen spezifischen Belastungen.
Insbesondere wirkt sie sich überraschenderweise
in Verbindung mit der Auswahl des Lagerwerkstoffs
für die Trägerschicht sowie des Füllstoffes in den
nutartigen Vertiefungen auf die konstruktive Auslegung
der Vertiefungen in Breite und Tiefe aus. Hierdurch
lassen sich Dauerfestigkeit und Verschleißfestigkeit
des Gleitlagers optimal günstig beeinflussen.
Die Anwendung verschiedener Werkstoffe für die
Trägerschicht und verschiedener Füllstoffe erfordert dementsprechend
unterschiedliche Demensionierung der Vertiefungen.
In den obigen Erläuterungen sind Angaben enthalten,
wie diese Werkstoffeigenschaften zu berücksichtigen
sind.
Versuche haben ergeben, daß bei Berücksichtigung der oben
erläuterten Dimensionierung der nutartigen Vertiefungen
optimale Ergebnisse hinsichtlich Dauerfestigkeit,
Verschleiß und Notlauf erzielt werden.
Die nutartigen Vertiefungen können in sich geschlossene,
ringförmige Nuten bilden, bevorzugt wird man jedoch ringförmige
Vertiefungen in schraubenförmiger Anordnung
vorsehen.
Im Unterschied zu der Gleitlagerschale 22 mit einem Bereich
25 nutartiger Vertiefungen 26 in der Tragschicht, hat die
zweite Gleitlagerschale 21 eine vertiefungsfreie Tragschicht
40 oder herkömmlichen Aufbau aus Drei- oder Zweischichtwerkstoff.
Im Beispiel der Fig. 7 ist bei der Gleitlagerschale
21 auf einer Stützschicht 32 eine Tragschicht 40,
beispielsweise aus Bleibronze hergestellt. Diese Tragschicht
trägt eine Diffusionssperrschicht oder Bindungsschicht
31, auf der eine Gleitlagerschicht 30 aus Weißmetall-
Legierung angebracht ist. Die Gleitlagerwerkstoffe
der Gleitlagerschale 21 können unabhängig von den Gleitlagerwerkstoffen
der Gleitlagerschale 22 gewählt werden. Allerdings
empfiehlt es sich, die Gleitschicht 30 der Gleitlagerschale
21 aus gleichem oder ähnlichem Werkstoff zu
bilden, wie er zum Füllen der nutartigen Vertiefungen 26
und der Gleitlagerschicht 30 bei der Gleitlagerschale 22
benutzt wird.
Wie aus den Fig. 4 und 10 sowie aus dem in Fig. 6 stark
vergrößert dargestellten Bereich 5 der Fig. 1 ersichtlich,
kann das die nutartigen Vertiefungen 26 füllende Gleitlagermaterial
über die stehen gebliebenen Rippen bzw. Felder 29
hinaus zu einer geschlossenen Schicht 30 ausgebildet sein.
Je nach den benutzten Gleitlagerwerkstoffen der Tragschicht
27 und des die nutartigen Vertiefungen 26 füllenden und ggf.
die Gleitschicht 30 bildenden Materials kann zwischen der
Tragschicht 27 und dem die nutartigen Vertiefungen 26
füllenden und ggf. die Gleitschicht 30 bildenden Material
eine Diffusionssperrschicht oder eine Bindungsschicht 31
vorgesehen werden, die eine Dicke zwischen etwa 0,05 und 2 µm
haben kann. Im Unterschied hierzu zeigen die vergrößerten
Bereiche der Fig. 5 und 9 alternativ einen bündigen Abschluß
der Rippen 29 mit der Gleitschicht 30 bzw. der
Füllung der nutartigen Vertiefungen 26.
Wie die Fig. 4, 5, 9 und 10 ferner zeigen, ist die Tragschicht
27 auf einem geeigneten Substrat angebracht,
beispielsweise einer Schale oder Buchse aus Stahl.
DieForm der nutartigen Vertiefungen kann verschieden sein,
beispielsweise können die nutartigen Vertiefungen 26 in Art
eines Kreuzgewindes ausgebildet sein, so daß sich zwischen
den nutartigen Vertiefungen 26 rautenförmige oder in anderer
Weise viereckige Felder 29 ergeben, wie dies Fig. 11 zeigt.
Zusätzlich zu einem Kreuzgewinde können die nutartigen Vertiefungen
26 auch noch sich quer erstreckende Nuten 26 a
aufweisen, so daß sich dreieckförmige, stehengebliebene
Felder 29 ergeben, wie dies Fig. 12 zeigt. Zwischen dem
Bereich 25 mit nutartigen Vertiefungen 26 in der Tragschicht
27 und den Bereichen 33 mit glatter Oberflächenausbildung
der Tragschicht 27 sind Übergangsbereiche 34 gebildet, von
denen einer in Fig. 4 im Schnitt dargestellt ist. Innerhalb
dieses Übergangsbereiches sind die nutartigen Vertiefungen
26 ausgehend von ihrer Normaltiefe t (Fig. 3)
bis zur glatten Oberfläche der Tragschicht 27 hin stetig
abgeflacht. Durch diese Übergangsbereiche 34 ist die Herstellung
der mit einem Bereich 25 mit nutartigen Vertiefungen
26 in der Tragschicht versehenen Gleitlager
wesentlich erleichtert. Bei ungeschlitzten Gleitlagerbuchsen
können die Übergangsbereiche 34 soweit ausgedehnt
sein, daß die Normaltiefe t (Fig. 3) der nutartigen
Vertiefungen 26 nur in einem sehr engen mittigen Teil des
Bereiches 25 erreicht wird. Hierdurch ist die Herstellung
der nutartigen Vertiefungen 26 bei derartigen Gleitlagerbuchsen
dadurch möglich, daß die nutartigen Vertiefungen
26 mit einem Bohrwerkzeug hergestellt werden, daß gegenüber
der Lagermittelachse 28 exzentrisch und mit kleinerem
Radius gegenüber seiner Drehachse eingestellt ist als der
Krümmungsradius der Tragschicht-Oberfläche. Bei Gleitlagerschalen
22 und gerollten oder gebogenen Gleitlagerbuchsen
23 können die nutartigen Vertiefungen 26 in einem
streifenförmigen Bereich einer Bahn von für die Lagerherstellung
benutztem Schichtverbundwerkstoff oder in
den noch ungebogenen Platinen hergestellt werden.
Bei Bundlagern oder aus Radialgleitlagern und Axailgleitlagern
zusammengesetzten Lageranordnungen kann den jeweiligen
Anforderungen entsprechend sowohl nur ein Teil
des Radialgleitlagers, als auch nur ein Teil des Axialgleitlagers
mit nutartigen Vertiefungen versehen sein.
So zeigt Fig. 13 eine Bundlagerschale 22 a, die in ihrem
Radiallagerteil einen Umfangsbereich 25 mit nutartigen
Vertiefungen 26 in der Tragschicht 27 und einen oder zwei
Umfangsbereiche 33 mit glatter Oberfläche der Tragschicht
27 enthält. Der eine Bund 35 ist an seiner Tragschicht 27
mit nutartigen Vertiefungen 26 ausgebildet, die in diesem
Beispiel spiralförmig d. h. sich in Umfangsrichtung aufweitend
ausgebildet sind. Die nutartigen Vertiefungen 26
könnten in diesem Beispiel auch konzentrisch zur
Lagermittelachse ausgebildet sein. Wie beim Radiallagerteil
sind auch im Bund 35 die nutartigen Vertiefungen 26 mit
Gleitlagerwerkstoff gefüllt, wobei dieser Lagerwerkstoff
auch die zwischen den nutartigen Vertiefungen angeordneten
Rippen oder Felder noch überdecken kann. Der zweite Bund 36
der Bundlagerschale 22 gemäß Fig. 13 ist in herkömmlicher
Weise mit glatter Oberfläche seiner Tragschicht ausgebildet.
Zur Bildung eines vollständigen Gleitlagers wird
eine Bundlagerschale gemäß Fig. 13 mit einer zweiten
Bundlagerschale zusammengesetzt, die in ihrem Radiallagerteil
ausschließlich mit glatter Oberfläche der Tragschicht
und darüber angebrachter Gleitschicht ausgebildet ist. Der
eine Bund, und zwar der sich an den Bund 35 der Gleitlagerbuchse
22 a anschließende Bund ist in gleicher Weise wie
der Bund 35 mit nutartigen Vertiefungen in der Tragschicht
ausgebildet, während der zweite, sich an den Bund 36 anschließende
und der zweiten Bundlagerschale in gleicher
Weise wie der Bund 36 mit glatter Oberfläche der Tragschicht
27 ausgebildet ist. Gleiche oder ähnliche Ausbildung
wie bei einem einstückigen Bundlager 22 a kann auch bei
solchen Gleitlagern vorgesehen werden, bei denen die Bunde
als getrennte Anlaufscheiben 38 und 39 ausgebildet und
mittels Verbindungslaschen 37 an den Radiallagerteil
direkt angesetzt sind. Eine solche Bundlagerschale 22 b
ist in Fig. 14 dargestellt. Dort weist die Anlaufscheibe 38
spiralförmige, nutartige Vertiefungen 26 in ihrer Tragschicht
27 auf, während die Anlaufscheibe 39 mit glatter
Oberfläche ihrer Tragschicht ausgebildet ist. Im Bereich
der höchsten Druckbelastung weist die Gleitschicht 30 des
Radiallagerteiles wiederum einen mit nutartigen Vertiefungen
26 versehenen Bereich 25 und einen oder zwei glatte
Bereiche 33 auf. Aber auch im Beispiel der Fig. 14 ist
als zweite Hälfte des Gleitlagers eine Radialgleitlagerschale,
beispielsweise in herkömmlichem Dreischichtwerkstoff-
Aufbau vorgesehen. Die sich an die Anlaufscheiben 38
und 39 anschließenden Anlaufscheiben der zweiten Gleitlagerhälfte
haben dann jeweils die gleiche Ausbildung wie
die Anlaufscheibe 38 bzw. die Anlaufscheibe 39 der in
Fig. 14 dargestellten Hälfte des Gleitlagers.
Im Beispiel der Fig. 15 handelt es sich um eine Lageranordnung,
bei der der Radiallagerteil durch zwei Gleitlagerschalen
21 und 22 (Fig. 1) gebildet ist. Die Gleitlagerschale
22 hat einen Bereich 25, in welchem ihre Tragschicht
mit nutartigen Vertiefungen 26 versehen ist, und
zwei Bereiche 33, in welchen die Tragschicht vertiefungsfrei
ist. Berührungsfrei zu diesem Radiallagerteil sind
Axiallagerteile eingesetzt, und zwar Anlaufscheiben 38
und 39, die mit seitlichem Abstand von den Seitenkanten
des Radiallagerteiles in die Lageraufnahme eingesetzt
sind. Im Beispiel der Fig. 15 weist die Anlaufscheibe 38
nutartige Vertiefungen in ihrer Tragschicht auf, die
konzentrisch zur Lagermittelachse verlaufen. Es könnten
stattdessen aber auch spiralförmig verlaufende nutartige
Vertiefungen vorgesehen sein, wie im Beispiel der Fig. 14.
Die Anlaufscheibe 39 hat eine vertiefungsfreie Ausbildung ihrer
Tragschicht. Zur Bildung eines vollständigen Gleitlagers
wird eine Gleitlagerschale 21 mit vertiefungsfreier Tragschicht
bzw. Zwischenschicht (vergl. Fig. 1 und Fig. 7)
als Ergänzung zur Gleitlagerschale 22 benutzt. Die Anlaufscheibe
38 wird mit einer gleichen Anlaufscheibe,
also einer solchen mit nutartigen Vertiefungen in der
Tragschicht ergänzt und die Anlaufscheibe 39 mit einer
Anlaufscheibe mit vertiefungsfreier Ausbildung der
Tragschicht.
Bei allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen sind
die verschiedensten Kombinationen von Gleitlagerwerkstoffen
möglich, beispielsweise kann die Tragschicht 27 aus Bleibronze
bestehen. Der die nutartigen Vertiefungen 26 füllende
Gleitlagerwerkstoff kann Weißmetall-Lagerlegierung sein,
bevorzugt kann hierzu eine Zinn-Antimon-Legierung vom Typ
SnSb7 benutzt werden. Anstelle der in den Fig. 4, 6 und 10
gezeigten Gleitschicht 30 kann auch eine Überdeckung der
stehengebliebenen Rippen bzw. Felder 29 mit einer Schicht
aus Blei-Zinn-Legierung oder Zinn-Antimon-Legierung mit
einer Dicke von 0,5 bis 2 µm vorgenommen werden.
Eine andere vorteilhafte Materialpaarung in einer Gleitlagerschale
22 bzw. einer Gleitlagerbuchse 23 kann beispielsweise
darin bestehen, daß die Tragschicht 27 aus
einer Aluminium-Legierung, vorzugsweise AlZn4,5SiCuPbMg
besteht und die nutartigen Vertiefungen mit einer Weißmetall-
Gleitlagerlegierung ausgefüllt sind, vorzugsweise
auf der Basis von PbSnCu. In solchem Fall wird eine
Schicht 31 aus Nickel oder CuSn vorzusehen sein.
Für die Gleitlagerschale 21 mit vertiefungsfreier
Tragschicht bzw. Zwischenschicht 40 (vergl. Fig. 7), kommt
jegliche, für Dreischichtlager oder Zweischichtlager
geeignete herkömmliche Materialwahl in Betracht.
20 - Gleitlager
21 - Gleitlagerschale
22 - Gleitlagerschale
22 a - Bundlagerschale
22 b - Bundlagerschale zusammengesetzt
23 - Gleitlagerbuchse
24 - axialer Schlitz
25 - Umfangsbereich
26 - nutartige Vertiefungen
26 a - quer erstreckende Nuten
27 - Tragschicht
28 - Lager-Mittelachse
29 - Rippen
30 - Gleitschicht
31 - Diffusions-Sperrschicht oder Bindungsschicht
32 - Substrat/Stützwerkstoff
33 - Umfangsbereich glatter Oberfläche von 27
34 - Übergangsbereich
35 - Bund
36 - Bund
37 - Verbindungslaschen
38 - Anlaufscheibe
39 - Anlaufscheibe
40 - Tragschicht
a - Stegmittenabstand
b - Ausnehmungsbreite bzw. Nutbreite
s - Stegbreite
t - Ausnehmungstiefe bzw. Nuttiefe
H - Hauptbelastungsbereich (Bereich höchster Druckbelastung)
U - Richtung der Gleitbewegung
21 - Gleitlagerschale
22 - Gleitlagerschale
22 a - Bundlagerschale
22 b - Bundlagerschale zusammengesetzt
23 - Gleitlagerbuchse
24 - axialer Schlitz
25 - Umfangsbereich
26 - nutartige Vertiefungen
26 a - quer erstreckende Nuten
27 - Tragschicht
28 - Lager-Mittelachse
29 - Rippen
30 - Gleitschicht
31 - Diffusions-Sperrschicht oder Bindungsschicht
32 - Substrat/Stützwerkstoff
33 - Umfangsbereich glatter Oberfläche von 27
34 - Übergangsbereich
35 - Bund
36 - Bund
37 - Verbindungslaschen
38 - Anlaufscheibe
39 - Anlaufscheibe
40 - Tragschicht
a - Stegmittenabstand
b - Ausnehmungsbreite bzw. Nutbreite
s - Stegbreite
t - Ausnehmungstiefe bzw. Nuttiefe
H - Hauptbelastungsbereich (Bereich höchster Druckbelastung)
U - Richtung der Gleitbewegung
Claims (32)
1.) Gleitlager mit einer auf einer Stützschale angebrachten
Tragschicht aus Lagerwerkstoff, die in axialem Abstand
voneinander angeordnete, nutartige Vertiefungen aufweist,
die vorzugsweise mit einem Gleitlagerwerkstoff
mit gegenüber dem Lagerwerkstoff der Tragschicht unterschiedlicher
Härte ausgefüllt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
die nutartigen Vertiefungen (26) in der Tragschicht (27)
nur auf einem Umfangsbereich (25) des Gleitlagers (20)
vorgesehen sind, welcher dem Bereich höchster Druckbelastung
im Betrieb entspricht und kleiner als die Hälfte
des Gleitlager-Umfangs ist.
2.) Gleitlager nach Anspruch 1, in Form eines aus zwei oder
mehr in Umfangsrichtung zusammengesetzten Gleitlagerschalen
gebildeten Radialgleitlagers, dadurch gekennzeichnet,
daß nur eine (22) der Gleitlagerschalen (21, 22)
nutartige Vertiefungen (26) in ihrer Tragschicht (27)
aufweist.
3.) Gleitlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die von nutartigen Vertiefungen freie Gleitlagerschale
(21) aus Dreischichtwerkstoff mit Tragschicht (40) aus
Gleitlagerwerkstoff mit Notlaufeigenschaften, beispielsweise
Bronze oder Aluminium-Legierung und Gleitschicht
(30) auf Weißmetall-Basis aufgebaut ist.
4.) Gleitlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Tragschicht (40) der von nutförmigen Vertiefungen
freien Gleitlagerschale (21) aus anderem Gleitlagerstoff
als die Tragschicht (27) der mit nutförmigen
Vertiefungen (26) versehenen Gleitlagerschale (22)
besteht, beispielsweise Tragschicht (40) aus Bronze
und mit Vertiefungen (26) versehene Tragschicht (27)
aus Aluminium-Legierung oder umgekehrt.
5.) Gleitlager nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gleitschicht (30) der von nutartigen Vertiefungen
freien Gleitlagerschale (21) aus gleicher oder
ähnlicher Gleitlagerlegierung wie der die nutartigen
Vertiefungen (26) in der Tragschicht (27) ausfüllende
Gleitlagerwerkstoff besteht.
6.) Gleitlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die von nutartigen Vertiefungen freie Gleitlagerschale
(21) und die mit nutartigen Vertiefungen (26) versehenen
Gleitlagerschale (22) voneinander verschiedenen Aufbau
aufweisen und aus voneinander verschiedenen Werkstoffen
bestehen, beispielsweise Aufbau der von nutartigen
Vertiefungen freien Gleitlagerschale (21) aus
Zweischichtwerkstoff mit Gleitschicht hoher Fremdkörper-
Einbettungsfähigkeit.
7.) Gleitlager nach Anspruch 1, in Form eines aus zwei oder
mehr in Umfangsrichtung zusammengesetzten, ringsegmentartigen
Anlaufscheiben gebildeten Axialgleitlagers, dadurch
gekennzeichnet, daß nur eine (38) der Anlaufscheiben
(38, 39) nutartige Vertiefungen (26) in ihrer
Tragschicht aufweist.
8.) Gleitlager nach Anspruch 1, in Form einer Gleitlager-
Buchse, dadurch gekennzeichnet, daß die nutartigen
Vertiefungen (26) nur in einem Segmentbereich (25) in die
Tragschicht eingeschnitten sind, der kleiner als die
Hälfte des Tragschicht-Umfangs ist.
9.) Gleitlager nach Anspruch 1, in Form eines Axial-
Radialgleitlagers mit an den Radiallagerteil als Axiallagerteil
angeformten oder angesetzten Bunden, dadurch
gekennzeichnet, daß der Radiallagerteil nur in einem
Umfangsbereich (25) seiner Gleitfläche, der kleiner als
die Hälfte des Radiallager-Umfangs ist, mit nutförmigen
Vertiefungen (26) versehen ist, während der eine Bund
(35) ringsum mit nutförmigen Vertiefungen (26) in seiner
Tragschicht versehen ist und der andere Bund (36) frei
von nutförmigen Vertiefungen ist.
10.) Gleitlager nach Anspruch 1, in Form einer Gleitlageranordnung
mit Radialgleitlager und zu beiden Seiten des
Radialgleitlagers in Form von Anlaufscheiben angeordneten
Axialgleitlagern, dadurch gekennzeichnet, daß
das Radialgleitlager nur in einem Umfangsbereich (25)
seiner Lauffläche mit nutenförmigen Vertiefungen (26) in
seiner Tragschicht versehen ist, der kleiner als die
Hälfte des Radiallager-Umfanges ist, während die zu
der einen Seite des Radialgleitlagers angeordneten
Anlaufscheiben (38) mit sich in Umfangsrichtung
erstreckenden, nutförmigen Vertiefungen (26) in der Tragschicht
versehen und die zur anderen Seite des
Radialgleitlagers angeordneten Anlaufscheiben (39)
frei von nutförmigen Vertiefungen in der Tragschicht
sind.
11.) Gleitlager nach Anspruch 9 oder 10 als Hauptlager von
Verbrennungskraftmaschinen an welche eine zumindest
zeitweilig axiale Druckkräfte auf die Welle ausübende
Kupplungseinrichtung angesetzt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Bund (35) bzw. die Anlaufscheiben
(38) mit nutförmigen Vertiefungen (26) in der Tragschicht
auf der von der Kupplungseinrichtung her mit axialen
Druckkräften beaufschlagten Seite des Radialgleitlagers
angeordnet ist bzw. sind.
12.) Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß der Umfangsbereich (25), über den
sich die in der Tragschicht (27) angebrachten nutartigen
Vertiefungen (26) erstrecken, 90° bis 170°, vorzugsweise
100° bis 150°, des zur Lagermittelachse gebildeten
Winkels (α) ausmacht.
13.) Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 12, für
solchen Einsatz, bei dem ein Hauptbelastungsbereich
im Lagerumfang auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß
der mit nutartigen Vertiefungen (26) in der Tragschicht
(27) versehene Umfangsbereich (25) in dem für das
jeweilige Gleitlager vorgesehenen Hauptbelastungsbereich
und sich beidseitig um etwa 10° bis 20° des zur
Lagermittelachse gebildeten Winkels (α) über diesen
Hauptbelastungsbereich hinaus erstreckend gebildet ist.
14.) Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 12, für solchen
Einsatz, bei dem ein Hauptbelastungsbereich im Lagerumfang
auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß der mit
nutartigen Vertiefungen (26) in der Tragschicht (27)
versehene Umfangsbereich (25) in dem für das jeweilige
Gleitlager vorgesehenen Hauptbelastungsbereich und
sich in der für das Gleitlager vorgesehenen Laufrichtung
um etwa 10° bis 20° des zur Lagermittelachse
gebildeten Winkel (α) über diesen Hauptbelastungsbereich
hinaus erstreckend gebildet ist.
15.) Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Tragschicht (27) zumindest in
dem mit nutartigen Vertiefungen (26) versehenen Umfangsbereich
(25) vorzugsweise jedoch in der gesamten
Lagerlauffläche mit einer ununterbrochenen, glatten,
dünnen Gleitschicht (30) überdeckt ist.
16.) Gleitlager nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß die ununterbrochene, glatte, dünne Gleitschicht (30)
in Art einer Anpassungsschicht in 1 bis 5 µm Dicke
ausgebildet ist.
17.) Gleitlager nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß die ununterbrochene, glatte Gleitschicht (30) in
3 bis 10 µm Dicke ausgebildet ist.
18.) Gleitlager nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gleitschicht (30) aus gleichem
Gleitlagerwerkstoff wie das die nutartigen Vertiefungen
(26) ausfüllende Material besteht.
19.) Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet
durch die Abstimmung von Nutbreite b und
Stegbreite s und des Verhältnisses von Nutbreite b
und Stegbreite s der nutartigen Vertiefungen (26) auf
die für den genuteten Umfangsbereich (25) des Gleitlagers
(20) vorgesehene spezifische Lagerbelastung
für hochbelastbare Tragschichten, d. h. Tragschichten
mit Belastbarkeit von oberhalb etwa 50 n/mm2, bezogen
auf die projizierte Lagerfläche, in folgender Weise:
a) die Nutbreite b in [µm] ist gleich oder kleiner, bevorzugt gleich b) Die verbleibende Stegbreite s in [µm] ist gleich oder größer, bevorzugt gleich c) Das Verhältnis von Nutbreite b zu verbleibenden Stegbreite s der Vertiefungen ist wobei F = Lagerkraft (-Last) in [N]
d = Lagernenndurchmesser in [mm] (Innendurchmesser)
B = tragende Lagerbreite in [mm].
a) die Nutbreite b in [µm] ist gleich oder kleiner, bevorzugt gleich b) Die verbleibende Stegbreite s in [µm] ist gleich oder größer, bevorzugt gleich c) Das Verhältnis von Nutbreite b zu verbleibenden Stegbreite s der Vertiefungen ist wobei F = Lagerkraft (-Last) in [N]
d = Lagernenndurchmesser in [mm] (Innendurchmesser)
B = tragende Lagerbreite in [mm].
20.) Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet
durch die Abstimmung von Nutbreite b und Stegbreite
s und des Verhältnisses von Nutbreite b und Stegbreite
s der nutartigen Vertiefungen (26) auf die für
den genuteten Umfangsbereich (25) des Gleitlagers (20)
vorgesehene spezifische Lagerbelastung ( ) für geringbelastbare
Tragschichten d. h. Tragschichten mit Belastbartkeit
unterhalb von etwa 35 N/mm2, bezogen auf die
projizierte Lagerfläche in der folgenden Weise:
a) Die Nutbreite b in [µm] ist gleich oder größer, bevorzugt gleich b) Die verbleibende Stegbreite s in [µm] ist gleich oder kleiner, bevorzugt gleich c) Das Verhältnis von Nutbreite b zu verbleibender Stegbreite s der Vertiefungen ist (b/s) min = (0,5 bis 0,55) · (0,5100 + 0,9 · 10-3 · + 2,1 · 10-4 · 2)wobei
a) Die Nutbreite b in [µm] ist gleich oder größer, bevorzugt gleich b) Die verbleibende Stegbreite s in [µm] ist gleich oder kleiner, bevorzugt gleich c) Das Verhältnis von Nutbreite b zu verbleibender Stegbreite s der Vertiefungen ist (b/s) min = (0,5 bis 0,55) · (0,5100 + 0,9 · 10-3 · + 2,1 · 10-4 · 2)wobei
21.) Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet
durch die Abstimmung von Nutbreite b und Stegbreite
s und des Verhältnisses von Nutbreite b und Stegbreite
s der nutartigen Vertiefungen (26) auf die für
den genuteten Umfangsbereich (25) des Gleitlagers (20)
vorgesehene spezifische Lagerbelastung für mittelbelastbare
Tragschichten, d. h. Tragschichten mit Belastbarkeit
zwischen etwa 30 und etwa 55 N/mm2, bezogen auf
die projizierte Lagerfläche, in folgender Weise:
a) Die Nutbreite b in [µm] ist kleiner oder größer, bevorzugt gleich b) Die verbleibende Stegbreite s in [µm] ist kleiner oder größer, bevorzugt gleich c) Das Verhältnis von Nutbreite b zu verbleibender Stegbreite s ist (b/s) mit = 0,9444 + 1,6667 · 10-3 · + 3 + 3,8889 · 10-4- · 2wobei
a) Die Nutbreite b in [µm] ist kleiner oder größer, bevorzugt gleich b) Die verbleibende Stegbreite s in [µm] ist kleiner oder größer, bevorzugt gleich c) Das Verhältnis von Nutbreite b zu verbleibender Stegbreite s ist (b/s) mit = 0,9444 + 1,6667 · 10-3 · + 3 + 3,8889 · 10-4- · 2wobei
22.) Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet
durch die Abstimmung der Nuttiefe t in [µm]
der nutartigen Vertiefungen (26) und des Verhältnisses
der Nutbreite b zur Nuttiefe t der nutartigen Vertiefungen
(26) für hochbelastbare, die nutartigen
Vertiefungen (26) ausfüllende Gleitlagerwerkstoffe,
d. h. Gleitlagerwerkstoffe mit Belastbarkeit oberhalb
von etwa 50 N/mm2, bezogen auf die projizierte Lagerfläche
in der folgenden Weise:
d) Die Nuttiefe t in [µm] ist gleich oder kleiner, bevorzugt gleich e) das Verhältnis von Nutbreite b zu Nuttiefe t der nutartigen Vertiefungen (26) ist (b/t) min = 4,167 · 10-2 · + 0,8333.wobei
d) Die Nuttiefe t in [µm] ist gleich oder kleiner, bevorzugt gleich e) das Verhältnis von Nutbreite b zu Nuttiefe t der nutartigen Vertiefungen (26) ist (b/t) min = 4,167 · 10-2 · + 0,8333.wobei
23.) Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet
durch die Abstimmung der Nuttiefe t in [µm]
der nutartigen Vertiefungen (26) und des Verhältnisses
der Nutbreite b zur Nuttiefe t der nutartigen Vertiefungen
(26) für geringbelastbare, die nutartigen
Vertiefungen (26) ausfüllende Gleitlagerwerkstoffe,
d. h. Gleitlagerwerkstoffe mit Belastbarkeit unterhalb
etwas 25 N/mm2, bezogen auf die projizierte Lagerfläche
in der folgenden Weise:
d) Die Nuttiefe t in [µm] ist gleich oder größer, bevorzugt gleich e) das Verhältnis von Nutbreite b zu Nuttiefe t der nutartigen Vertiefungen (26) ist (b/t) max = (1,95 bis 2,0) · (10,834 · 10-2 · + 2,1666).wobei
d) Die Nuttiefe t in [µm] ist gleich oder größer, bevorzugt gleich e) das Verhältnis von Nutbreite b zu Nuttiefe t der nutartigen Vertiefungen (26) ist (b/t) max = (1,95 bis 2,0) · (10,834 · 10-2 · + 2,1666).wobei
24.) Gleitlagerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 21,
gekennzeichnet durch die Abstimmung der Nuttiefe t in
[µm] der nutartigen Vertiefungen (26) und des
Verhältnisses der Nutbreite b zur Nuttiefe t der nutartigen
Vertiefungen (26) für mittelbelastbare, die nutartigen
Vertiefungen (26) ausfüllende Gleitlagerwerkstoffe,
d. h. Gleitlagerwerkstoffe mit Belastbarkeit zwischen
etwa 20 und 45 N/mm2, bezogen auf die projizierte
Lagerfläche, in der folgenden Weise:
d) Die Nuttiefe t in [µm] der nutartigen Vertiefungen (26) ist kleiner oder größer, bevorzugt gleich e) das Verhältnis der Nutbreite b zur Nuttiefe t der nutartigen Vertiefungen (26) ist: (b/t) mit = 6,667 · 10-2 · + 1,333wobei F = Lagerkraft (-last) in [N]
D = Lagerdurchmesser in [mm] (Innendurchmesser)
B = tragende Lagerbreite in [mm].
d) Die Nuttiefe t in [µm] der nutartigen Vertiefungen (26) ist kleiner oder größer, bevorzugt gleich e) das Verhältnis der Nutbreite b zur Nuttiefe t der nutartigen Vertiefungen (26) ist: (b/t) mit = 6,667 · 10-2 · + 1,333wobei F = Lagerkraft (-last) in [N]
D = Lagerdurchmesser in [mm] (Innendurchmesser)
B = tragende Lagerbreite in [mm].
25.) Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, daß die nutartigen Vertiefungen (26)
in Radialgleitlagern parallel zur Drehrichtung angebracht
sind.
26.) Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, daß die nutartigen Vertiefungen (26)
bei Radialgleitlagern schraubenförmig zur Drehrichtung
angebracht sind.
27.) Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, daß die nutförmigen Vertiefungen (26)
schraubenförmig in zwei gegenläufigen kreuzförmigen
Richtungen angebracht sind.
28.) Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß bei Axialgleitlagern die nutförmigen
Vertiefungen (26) koaxial zur Lagermittelachse
angebracht sind.
29.) Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, daß bei Axialgleitlagern die nutartigen
Vertiefungen (26) spiralenförmig angebracht sind.
30.) Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch
gekennzeichnet, daß die Tragschicht (27) aus Bleibronze
besteht und der die nutartigen Vertiefungen (26) füllende
Gleitlagerwerkstoff eine Weißmetall-Lagerlegierung,
vorzugsweise Zinn-Antimon-Legierung ist, beispielsweise
vom Typ SnSb7, wobei vorzugsweise zwischen der Tragschicht
(27) und der Weißmetall-Legierung eine Nickel-
Diffusionssperrschicht angebracht ist.
31.) Gleitlager nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet,
daß die aus Bleibronze bestehende Tragschicht (27)
und die mit Weißmetall-Lagerlegierung gefüllten, nutartigen
Vertiefungen (26) mit einer Schicht aus Blei-
Legierung oder Zinn-Legierung überdeckt sind, die eine
Dicke von 0,5 bis 2 µm aufweist.
32.) Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch
gekennzeichnet, daß die Tragschicht (27) aus einer
Aluminium-Legierung, vorzugsweise AlZn4,5SiCuPbMg besteht,
und der die nutartigen Vertiefungen (26)
füllende Gleitlagerwerkstoff eine Weißmetall-Lagerlegierung,
vorzugsweise auf der Basis von PbSnCu, ist
und über eine Schicht aus Ni oder CuSn an die Tragschicht
(27) gebunden ist.
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