DE3621577C2

DE3621577C2 -

Info

Publication number: DE3621577C2
Application number: DE3621577A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Phys. Dr. 6208 Bad Schwalbach De Engel
Original assignee: Glyco-Metall-Werke Daelen & Loos 6200 Wiesbaden De GmbH
Current assignee: Glyco AG
Priority date: 1985-07-26
Filing date: 1986-06-27
Publication date: 1989-06-15
Also published as: DE3621577A1; AT391527B; BR8603528A; ATA196386A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gleitlager mit einer auf einem Stützteil angebrachten Tragschicht aus Lagerwerkstoff, die in axialem Abstand voneinander angeordnete, nutartige Vertiefungen auf weist, die 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, FR-PS 7 97 483 und EP-PS 57 808 in verschie denen Ausführungen bekannt. Wenngleich bei diesen Gleitlagern durch die mit Gleitlagerwerkstoff gefüll ten, 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 Gren zen zwischen Laufflächenbereichen höherer und geringerer Härte. Damit wird den in den Bereich der Lager lauffläche 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 hervor rufen. Gemäß EP-PS 57 808 soll diese Erscheinung dadurch besser beherrschbar gemacht werden, daß man den axia len Abstand der nutartigen Vertiefungen in Abhängigkeit vom Lagerdurchmesser sehr klein hält, so daß bei Ent stehung von Störstellen und örtlichen Überbelastungen sowohl Bereiche größerer als auch Bereiche geringerer Härte der Lagerlauffläche in solche Störstellen einbe zogen 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.

Aus der DE-OS 27 11 983 sind Gleitlagerschalen bekannt, bei denen in einem Umfangsbereich höchster Druckbelastung des Gleitlagers Schmiernuten über weniger als die Hälfte des Gleitlagerumfangs vorgesehen sind, die zur Ausbildung eines gleichmäßigen Schmierfilms im Hauptbelastungsbereich dienen.

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 einem Umfangsbereich des Gleitlagers vorgesehen sind, welcher dem Bereich höchster Druckbelastung im Betrieb entspricht und kleiner als die Hälfte des Gleitlager-Umfangs ist, und daß der von nutartigen Vertiefungen freie Umfangsbereich mit einem Gleitlagerwerkstoff mit Notlaufeigenschaften bedeckt ist.

Durch die Erfindung weist das Gleitlager auf dem 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 versehenen 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 Bereich 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 Radiallagerumfanges 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 angebrachten nutartigen Vertiefungen erstrecken, 90° bis 170°, bevorzugt 100° bis 150°, des zur Lagermittelachse gebildeten Zentriwinkels (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 Zentriwinkels (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 Zentriwinkels (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.

Die Anordnung der nutartigen Vertiefungen kann 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 Richtungen anzubringen. Diese letztere Ausbildung eignet sich insbesondere bei Radialgleitlagern größeren Durchmessers. Eine für Axialgleitlager besonders günstige Anordnung der nutartigen Vertiefungen kann spiralenförmig 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 zeigt

Fig. 1 ein aus zwei Gleitlagerschalen gebildetes erfindungsgemäßes Gleitlager in perspektivischer Darstellung;

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Gleitlager in Form einer Lagerbuchse;

Fig. 3 einen wesentlich vergrößerten Längsschnitt im Bereich 4 der Fig. 1;

Fig. 4 den Bereich 5 der Fig. 1, stark vergrößert;

Fig. 5 den Bereich 5 der Fig. 1 in abgewandelter Ausführung, stark vergrößert;

Fig. 6 den Bereich 7 der Fig. 1, stark vergrößert;

Fig. 7 eine stark vergrößerte Draufsicht im Bereich 8 der Fig. 1;

Fig. 8 ein Schnitt 9-9 der Fig. 7, nochmals vergrößert;

Fig. 9 eine Schnittdarstellung entsprechend Fig. 8 in etwas abgewandelter Ausführung;

Fig. 10 eine Draufsicht entsprechend Fig. 7 in abgewandelter Ausführung der Erfindung;

Fig. 11 eine Draufsicht entsprechend Fig. 7 in einer weiteren Abwandlung der Erfindung;

Fig. 12 eine gemäß der Erfindung ausgebildete einstückige Bundlagerschale;

Fig. 13 eine gemäß der Erfindung ausgebildete Lagerschale mit angesetzten Bundflanschen und

Fig. 14 eine Lagerschale und zwei halbringförmige Anlaufscheiben für eine erfindungsgemäße Lageranordnung in perspektivischer Darstellung.

Im Beispiel der Fig. 1 bis 7 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 27 angebracht sind, greift dabei beidseitig um etwa 15°, gemessen zur Mittelachse 28, über den Hauptbelastungsbereich H hinweg.

Im Beispiel der Fig. 2 erstreckt sich der Bereich 25, in welchem nutartige Vertiefungen 26 in der Tragschicht 27 angebracht sind, über einen Zentriwinkel (α), gemessen zur Mittelachse 28, von beispielsweise 105°. 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 nutartige 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 den 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 laufende Nuten, wie sie in Fig. 7 in Draufsicht dargestellt sind. Die nutartigen Vertiefungen 26 können auch schraubenförmig mit kleinem Steigungswinkel bis zu 15° ausgebildet sein. Die nutartigen Vertiefungen können in sich geschlossene ringförmige Nuten bilden, bevorzugt wird man jedoch 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. 6 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. 3 und 9 sowie aus dem in Fig. 5 stark vergrößert dargestellten Bereich 5 der Fig. 1 ersichtlich, kann das die nutartigen Vertiefungen 26 füllende Gleitlagermaterial über die stehengebliebenen 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 0,5 und 2 µm haben kann. Im Unterschied hierzu zeigen die vergrößerten Bereiche der Fig. 4 und 8 alternativ einen bündigen Abschluß der Rippen 29 mit der Gleitschicht 30 bzw. der Füllung der nutartigen Vertiefungen 26.

Wie die Fig. 3, 4, 8 und 9 ferner zeigen, ist die Tragschicht 27 auf einem geeigneten Substrat angebracht, beispielsweise einer Schale oder Buchse aus Stahl.

Die Form 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. 10 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. 11 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. 3 im Schnitt dargestellt ist. Innerhalb dieses Übergangsbereiches sind die nutartigen Vertiefungen 26 ausgehend von ihrer Normaltiefe 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 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, das 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 Axialgleitlagern 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. 12 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 a gemäß Fig. 12 ist in herkömmlicher Weise mit glatter Oberfläche seiner Tragschicht ausgebildet. Zur Bildung eines vollständigen Gleitlagers wird eine Bundlagerschale gemäß Fig. 12 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 und die zweite Bundlagerschale anschließende Bund 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. 13 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 Radiallagerteils wiederum einen mit nutartigen Vertiefungen 26 versehenen Bereich 25 und einen oder zwei glatte Bereiche 33 auf. Aber auch im Beispiel der Fig. 13 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. 13 dargestellten Hälfte des Gleitlagers.

Im Beispiel der Fig. 14 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. 14 weist die Anlaufscheibe 38 nutartige Vertiefungen in ihrer Tragschicht auf, die konzentrisch zur Lagermittelachse verlaufen. Es könnten stattdessen aber auch spiralenförmig verlaufende nutartige Vertiefungen vorgesehen sein, wie im Beispiel der Fig. 13. 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 6) 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. 3, 5 und 9 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. 6) kommt jegliche, für Dreischichtlager oder Zweischichtlager geeignete herkömmliche Materialwahl in Betracht.

Bezugszeichenliste

20 Gleitlager
21 Gleitlagerschale
22 Gleitlagerschale
22 a Bundlagerschale
22 b Bundlagerschale zusammengesetzt
23 Gleitlagerbuchse
24 axialer Schlitz
25 Umfangsbereich
26 nutartige Vertiefung
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
H Hauptbelastungsbereich (Bereich höchster Druckbelastung)
U Richtung der Gleitbewegung

Claims

1. Gleitlager mit einer auf einem Stützteil angebrachten Tragschicht aus Lagerwerkstoff, die in axialem Abstand voneinander angeordnete, nutartige Vertiefungen aufweist, die 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, und daß der von nutartigen Vertiefungen freie Umfangsbereich mit einem Gleitlagerwerkstoff mit Notlaufeigenschaften bedeckt 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) die nutartigen Vertiefungen (26) in ihrer Tragschicht (27) aufweist.

3. Gleitlager nach Anspruch 1 oder 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 Gleitlagerwerkstoff als die Tragschicht (27) der mit nutförmigen Vertiefungen (26) versehenen Gleitlagerschale (22) besteht.

5. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 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) versehene Gleitlagerschale (22) voneinander verschiedenen Aufbau aufweisen und aus voneinander verschiedenen Werkstoffen bestehen.

7. Gleitlager nach Anspruch 1, mit einem aus zwei oder mehr in Umfangsrichtung zusammengesetzten, ringsegmentartigen Anlaufscheiben gebildeten Axialgleitlager, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine (38) der Anlaufscheiben (38, 39) nutartige Vertiefungen (26) in ihrer Tragschicht aufweist.

8. Gleitlager nach Anspruch 1 in Form eines Axial-Radial-Gleitlagers mit an den Radiallagerteil als Axiallagerteil angeformten oder angesetzten Bunden oder angeordneten Anlaufscheiben, 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) oder die eine Anlaufscheibe (38) ringsum mit nutförmigen Vertiefungen (26) in seiner Tragschicht versehen ist und der andere Bund (36) oder die andere Anlaufscheibe (39) frei von nutförmigen Vertiefungen ist.

9. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsbereich (25), über den sich die in der Tragschicht (27) angebrachten nutartigen Vertiefungen (26) erstrecken, sich über einen Zentriwinkel (α) von 90° bis 170°, vorzugsweise 100° bis 150°, erstreckt.

10. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für solchen Einsatz, bei dem ein Hauptbelastungsbe reich im Lagerumfang auftritt, dadurch gekenn zeichnet, daß im Umfangsbereich (25) der Trag schicht (27) die nutartigen Vertiefungen (26) derart angeordnet sind, daß sie sich über den Hauptbelastungsbereich und darüber hinaus entweder beidseitig oder einseitig in Laufrichtung um etwa 10° bis 20° des Zentriwinkels (α) erstrecken.

11. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragschicht (27) in dem mit nutartigen Vertiefungen (26) versehenen Umfangsbereich (25) mit einer ununterbrochenen, glatten, dünnen Gleitschicht (30) überdeckt ist.

12. Gleitlager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitschicht (30) aus gleichem Gleitlagerwerkstoff wie das die nutartigen Vertiefungen (26) ausfüllende Material besteht.

13. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die nutartigen Vertiefungen (26) in Radialgleitlagern parallel zur Drehrichtung angebracht sind.

14. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die nutartigen Vertiefungen (26) bei Radialgleitlagern schraubenförmig zur Drehrichtung angebracht sind.

15. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die nutartigen Vertiefungen (26) schraubenförmig in zwei gegenläufigen Richtungen angebracht sind.

16. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei Axialgleitlagern die nutartigen Vertiefungen (26) konzentrisch zur Lagermittelachse (28) angebracht sind.

17. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei Axialgleitlagern die nutartigen Vertiefungen (26) spiralförmig angebracht sind.