DE3706571A1 - Axialgleitlager mit mindestens einer in die gleitflaeche eingepraegten nut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Axialgleitlager mit mindestens einer in die Gleitfläche eingeprägten Nut zum Zuführen von flüssigem Schmiermittel auf die Gleitfläche und Abfangen und Einlagern von Fremdkörpern.

Axialgleitlager in Form von Ringen oder Anlaufscheiben werden zwecks Schmierung fast immer mit in die Gleitfläche eingeprägten Nuten versehen. Dabei sind spiralförmige Nutanordnungen (Bananennuten),radiale Nutanordnungen, schräg verlaufende Nutanordnungen und dergleichen mehr bekannt. Die Funktion solcher Axialgleitlager und der in ihrer Gleitfläche angebrachten Nut bzw. Nuten sind bekannt. In Verbrennungskraftmaschinen dient diese Nut bzw. dienen diese Nuten in erster Linie der Zuführung von flüssigem Schmiermittel zur Gleitfläche, da zum Einlaufen von Verbrennungskraftmaschinen ein besonderes flüssiges Schmiermittel (Einlauföl) benutzt und nach vorher festge­ legter Betriebszeit ausgetauscht wird, um beim Einlaufen in den Lagerungsstellen abgeriebenes Material sowie Schmutzpartikel auszuspülen. Auch während des weiteren Betriebes von Verbrennungskraftmaschinen erfolgen periodisch Wechsel des flüssigen Schmiermittels.

Dagegen werden Getriebe, insbesondere Fahrzeuggetriebe, hauptsächlich Automatikgetriebe heute praktisch über die gesamte Lebensdauer mit einer einzigen Befüllung von flüssigem Schmiermittel, und zwar im allgemeinen sogar mit der Erstbefüllung, betrieben. Dies hat zur Folge, daß beim Einlaufen des Getriebes an den Lagerungsstellen und sonstigen Stellen, beispielsweise an Zahnrädern, abgeriebe­ nes Material während der gesamten Lebensdauer des Getriebes in dem Getriebe verbleibt und durch das flüssige Schmier­ mittel an Stellen getragen werden könnte, wo es die Funktion des Getriebes negativ beeinflussen kann.

Es ist deshalb insbesondere bei Getrieben erwünscht, in dem Kreislauf für das flüssige Schmiermittel Stellen vorzusehen, an welchen Fremdkörper, beispielsweise abgeriebenes Material, abgefangen und eingelagert werden. Als solche Stellen zum Abfangen und Einlagern von Fremdkörpern bieten sich in der Gleitfläche von Axialgleitlagern angebrachte und in erster Linie zum Zuführen von flüssigem Schmiermittel auf die Gleitfläche dienenden Nuten, in welchen vom flüssigen Schmiermittel mitgeführte Schmutzpartikel und abgeriebenes Material angesammelt und abgelagert werden könnten. Wenn­ gleich diese grundsätzliche Möglichkeit sich bei den be­ kannten Axialgleitlagern mit in die Gleitfläche einge­ prägter Nut oder Nuten grundsätzlich ergeben, konnten aber bisher solche Nuten nicht hierfür ausreichend wirksam ausgebildet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, Axialgleitlager, in deren Gleitfläche eine oder mehrere Nuten zum Zuführen von flüssigem Schmiermittel auf die Gleitfläche eingeprägt ist bzw. sind, dahingehend zu verbessern, daß die Wirksamkeit solcher Nut bzw. Nuten für das Auffangen und Einlagern von Fremdkörpern, wie Schmutzpartikel, abgeriebenes Material und dergleichen wesentlich erhöht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Nut mit im wesentlichen rechtwinklig zur Gleitfläche ange­ ordneten Seitenwänden und am Grund der Nut zumindest entlang einer Seitenwand am Übergang in die Bodenfläche mit einer kantigen Kehle ausgebildet ist. Die rechtwinklig zur Gleit­ fläche angeordneten Seitenwände der Nut erzwingen eine prägnante Änderung in der Strömungsrichtung des herange­ führten und auf die Gleitfläche des Axialgleitlagers zu bringenden Schmiermittels. Solche prägnante Änderung in der Strömungsrichtung hat zur Folge, daß mit dem flüssigen Schmiermittel herangebrachte Fremdkörper in der Nut ver­ bleiben und sich dort einlagern. Für dieses Einlagern ist ferner erfindungsgemäß entlang mindestens einer der Seiten­ wände am Übergang zur Bodenfläche eine kantige Kehle in der Nut gebildet, in der sich die dort eingelagerten Fremdkörper sicher festsetzen können.

Es ist denkbar, daß Nuten mit solchen zur Gleitfläche recht­ winklig angeordneten Seitenwänden und kantiger Kehle am Übergang der Seitenwände in die Bodenfläche durch spanab­ hebende Bearbeitung, beispielsweise Fräsen, in Axialgleit­ lagern hergestellt werden könnten. Diese Bearbeitungsweise ist aber für Großserien unwirtschaftlich. Alle bisher durch Prägen in der Gleitfläche von Axialgleitlagern angebrachten Nuten haben jedoch sich nach der offenen Seite hin erweitern­ den Querschnitt und dementsprechend schräg gegenüber der Gleitfläche angestellte Seitenwände und ausgerundeten Übergang von diesen Seitenwänden zum Nutboden. Ein solches Profil der bisher in die Gleitfläche von Axialgleitlagern geprägten Nuten bildet aber kein wirksames Hindernis für die in flüssigem Schmiermittel mitgeführten Fremdkörper.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfin­ dung ist die kantige Kehle in einer entlang mindestens einer Seitenwand in den Grund der Nut geprägten grabenförmigen Vertiefung gebildet. Diese grabenförmige Vertiefung bietet eine wesentlich verstärkte Einlagerung von Fremdkörpern und eine noch wesentlich erhöhte Sicherheit, daß einmal einge­ lagerte Fremdkörper diese grabenförmige Vertiefung nicht mehr verlassen. Die grabenförmige Vertiefung kann außerdem an ihrem Übergang zur Bodenfläche der Nut noch einen Wulst aufweisen, der über einen Teil der Breite der grabenförmigen Vertiefung vorsteht. Dadurch wird die grabenförmige Nut eine sichere Einlagerungsstelle für aus dem flüssigen Schmiermittel abgefangene Fremdkörper.

Die Erfindung bietet auch ein besonders einfach durchführ­ bares Verfahren zum Prägen mindestens einer Nut in die Gleitfläche beim Herstellen eines Axialgleitlagers. Hiernach soll erfindungsgemäß die Nut entlang ihrer Seitenränder mittels eines messerartigen Prägewerkzeugs unter Verdrängen des Materials nach der Nutmitte zu von der Gleitfläche her rechtwinklig zu deren Ebene in das platten- oder streifen­ förmige Halbzeug des Axialgleitlagers auf einen Teil dessen Dicke eingestanzt werden. Durch das Einstanzen mittels messerartigem Prägewerkzeug werden die Seitenwände der Nut in einem Schneidvorgang gebildet anstelle eines bisher benutzten Präge-Formvorganges. Auf diese Weise lassen sich die Seitenwände der Nut rechtwinklig zur Gleitfläche des Axialgleitlagers schneiden. Dabei werden aufgrund dieses Stanz- bzw. Schneidvorganges die Übergänge der Seitenwände in die Bodenfläche der Nut als kantige Kehlen ausgebildet anstelle der bisherigen ausgerundeten bzw. gewölbten Übergänge. Das Schneiden bzw. Stanzen der Seitenwände der Nut kann auch über die gewünschte Nuttiefe hinaus vorge­ nommen werden, so daß sich entlang jeder so geschnittenen Seitenwand eine grabenförmige Vertiefung mit in dieser ge­ bildeter kantiger Kehle als Übergang zur Bodenfläche der Nut ergibt. Besonders vorteilhaft ist es im Rahmen der Erfindung, bei Herstellung von Axialgleitlagern mit Gleit­ schicht und Trägerschicht, das Halbzeug vor dem Einstanzen der Nut als die Gleitschicht tragenden Verbundwerkstoff vorzubereiten. Es entfallen dann weitere Bearbeitungsgänge, beispielsweise galvanisches Aufbringen einer Gleitschicht, die Abschrägungen an den Seitenwänden oder Ausrundungen im Nutprofil verursachen könnten.

Es ist denkbar, das Prägen der Nut im erfindungsgemäßen Verfahren in einem einzigen Arbeitsgang vorzunehmen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß dies in der Praxis nur beim Prägen sehr schmaler Nuten möglich ist, und auch nur bedingt zu der angestrebten Nutform mit rechtwinklig zur Gleitfläche angeordneten Seitenwänden und mindestens einer kantigen Kehle am Nutboden führt. Es stellt daher einen wesentlichen Teil der Erfindung dar, daß das erfindungsgemäße Verfahren in zwei Stufen durchgeführt wird, bei welchen zunächst die Seitenwände der Nut mittels entlang der Seiten­ ränder angreifender messerartiger Prägewerkzeuge geschnitten bzw. gestanzt werden und das dabei nach der Nutmitte zu verdrängte Material im mittleren Bereich der Nut stehenbleibt. Es wird sodann ein zweiter Prägeschritt angeschlossen, bei welchem das nach der Nutmitte hin verdrängte Material nach dem Nutboden zu gepreßt wird. Diese zweistufige Arbeitsweise ist erfindungsgemäß bevorzugt beim Prägen von Nuten vorzu­ nehmen, deren Breite mehr als etwa das Zweifache der Nuttiefe beträgt. Mit diesem zweiten Prägeschritt läßt sich auch besonders günstig ein Wulst am Übergang von der grabenförmigen Vertiefung zur Bodenfläche der Nut bilden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Axialgleitlager in Form eines Anlaufringes;

Fig. 2 einen Nutquerschnitt entsprechend dem Schnitt 2-2 der Fig. 1 mit schematischer Andeutung eines einstufigen Prägeverfahrens gemäß der Erfindung;

Fig. 3 und 4 das Schema einer zweistufigen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei Fig. 3 den Nutquerschnitt nach dem ersten Ver­ fahrensschritt und Fig. 4 den Querschnitt der fertigen Nut wiedergeben, sowie

Fig. 5 und 6 eine Abwandlung des Verfahrens entsprechend Fig. 3 und 4 wiederum mit Darstellung des Nutquerschnitts nach dem ersten Verfahrens­ schritt in Fig. 5 und des Querschnitts der fertigen Nut in Fig. 6.

Im Beispiel der Fig. 1 ist ein ringförmiges Axialgleitlager 10 in Draufsicht auf seine Gleitfläche gezeigt. In die Gleit­ fläche sind z.B. radiale Nuten 11 eingeprägt, die zum Zuführen von flüssigem Schmiermittel auf die Gleitfläche des Axialgleitlagers 10 und zum Abfangen und Einlagern von Fremdkörpern dienen.

Im Beispiel der Fig. 2 ist ein Schnitt durch die Nut 11 entsprechend der Linie 2-2 der Fig. 1 schematisch und stark vergrößert wiedergegeben. Das Axialgleitlager 10 hat in diesem Beispiel eine Trägerschicht 12 aus Stahl und eine Gleitschicht 13 aus Gleiteigenschaften aufweisender Kupferlegierung, beispielsweise Zinnbronze oder Bleibronze.

Die Nut 11 ist in diesem Beispiel schmal, beispielsweise mit 1 mm Breite, und einer Tiefe von beispielsweise 0,6 mm ausgebildet. Die Seitenwände 14 der Nut 11 liegen im wesent­ lichen rechtwinklig zur Ebene der Gleitfläche 15 und gehen am Bodenbereich der Nut über eine kantige Kehle 16 in je eine sich entlang jeder Seitenwand 14 erstreckende graben­ förmige Vertiefung 17 über. Diese grabenförmigen Vertiefungen gehen an ihrem jeweils der Seitenwand 14 gegenüberliegenden Rand in die Bodenfläche 18 der Nut 11 über. Die Nut 11 wurde in diesem Beispiel in einem einstufigen Präge- und Stanz­ vorgang mittels eines Werkzeugs 20 gebildet, das zwei messerartige Schneidkanten 21 und dazwischen eine Vertiefung 22 aufweist, in die beim Vorschub des Werkzeugs 20 im Sinne des Pfeiles 23 das entlang der zu bildenden Seitenwände 14 durch die Schneidkanten 21 abgeschnittene Material, insbe­ sondere der Gleitschicht 13, nach der Mitte der zu bildenden Nut zu verdrängt wird, wie dies durch die Pfeile 24 ange­ deutet ist. Das in die Vertiefung 22 verdrängte Material bildet mit dem Werkzeug 20 einen Preßstempel, der beim weiteren Vorschub des Werkzeugs 20 im Sinne des Pfeiles 23 das mit den Schneidkanten 21 weiterhin in einer Art von Stanzvorgang von seiner Umgebung abgetrennte Material der Trägerschicht 12 im Sinne der Pfeile 25 nach unten und auswärts verdrängt.

Im Beispiel der Fig. 3 und 4 ist eine breitere Nut 11′ in einem zweistufigen Stanz- und Prägevorgang gebildet. In der ersten Stufe wird ein Stanzwerkzeug 20′ mit Schneid­ kanten 21 an die Ränder der herzustellenden Nut 11′ ange­ setzt und im Sinne des Pfeiles 23 in das Halbzeug des her­ zustellenden Axialgleitlagers 10 eingestoßen. Dabei schneidern die Schneidkanten 21 zwei Seitenwände 14 der zu bildenden Nut 11′. Diese Seitenwände 14 liegen entsprechend der recht­ winklig zur Ebene der Gleitfläche 15 angesetzten Vorschub­ richtung 23 des Werkzeugs 12′ ebenfalls im wesentlichen rechtwinklig zur Ebene der Gleitfläche 15. Das Werkzeug 20′ weist zwischen seinen Schneidkanten 21 eine Vertiefung 22′ auf, die in diesem Beispiel etwa dreieckförmigen Querschnitt hat. Aufgrund dieser Ausnehmung 22′ wird das von den Schneid­ kanten 21 von seiner Umgebung abgeschnittene Material der Gleitschicht 13 und der Trägerschicht 12 zunächst auf die Mitte der herzustellenden Nut 11′ zu verdrängt, so daß die Ausnehmung 22′ des Stanzwerkzeugs 20′ mit verdrängtem Material angefüllt wird, das in einen etwa zahnförmigen Querschnitt gepreßt wird. In dem in Fig. 4 dargestellten zweiten Schritt wird im wesentlichen noch ein Prägevorgang vorgenommen, wobei ein stempelförmiges Prägewerkzeug 30 eingesetzt wird, das jedoch nicht mehr mit den vorher ge­ schnittenen Seitenwänden 14 der Nut 11′ in Berührung kommt. In diesem zweiten Prägeschritt wird das (in Fig. 4 ge­ strichelt dargestellte) zunächst zahnförmige Profil des nach der Mitte der herzustellenden Nut 11′ zu verdrängten Materials flachgepreßt, um die Bodenfläche 18 der Nut 11′ zu bilden. Bei diesem Flachpressen wird das Material, ins­ besondere das vorher in die Vertiefung 22′ des Stanzwerkzeugs 20′ verdrängte Material der Gleitschicht 13 im Sinne der Pfeile 26 innerhalb der Nut 11′ nach außen gepreßt und bildet dabei Wülste 27, die über einen Teil der Breite der graben­ förmigen Vertiefungen 17 vorstehen, welche vorher durch das Stanzwerkzeug 20′ gebildet worden sind (vergl. Fig. 3). In ähnlicher Weise wie im Beispiel der Fig. 2 ist bei dem zweistufigen Verfahren nach Fig. 3 und Fig. 4 wiederum zunächst eine Verdrängung von durch die Schneidkanten 21 des Stanzwerkzeugs von seiner Umgebung abgetrenntem Material nach dem Inneren der zu bildenden Nut 11′ hin im Sinne der Pfeile 24 vorgenommen, während bei dem in Fig. 4 angedeuteten zweiten Schritt eine Materialverdrängung im Sinne der Pfeile 25 in auswärtiger Richtung bezüglich der Nut 11′ sowie eine Auswärtsverdrängung innerhalb der Nut 11′ im Sinne der Pfeile 26 vorgenommen wird. Die in den Fig. 5 und 6 wiedergegebene Verfahrensvariante ist wie das Verfahren nach Fig. 3 und 4 zweistufig. Jedoch wird zur Erleichterung und Erhöhung der Materialverdrängung während des Stanzvorganges nach dem Inneren der herzustellenden Nut 11′′ ein Stanzwerkzeug 20′′ vorgesehen, das zwischen seinen Schneidkanten 21 eine vergrößerte Aus­ nehmung 22′′ aufweist, die im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweisen kann. Hierdurch wird die Menge des im zweiten Verfahrensschritt innerhalb der Nut 11′′ auswärts zu verdrängenden Materials wesentlich erhöht, so daß die die grabenförmigen Vertiefungen 17 teilweise überdeckenden Wulste 27′′ wesentlich vergrößert werden können. Das im Sinne der Pfeile 26′′ innerhalb der Nut 11′′ auswärts verdrängte Material kann - wie in Fig. 6 angedeutet - teilweise die vorher geformte Materiallage teilweise überlagern. Die vergrößerte Materialmenge kann außerdem in dem zweiten Verfahrensschritt mittels des Prägewerkzeugs 30 so stark im Sinne der Pfeile 25 auswärts verdrängt werden, daß ein mehr oder weniger großer Hinterschnitt an den Seitenwänden 14 der Nut 11′′ im Bereich der grabenförmigen Vertiefungen 17 entsteht.

• Bezugszeichenliste: 10 Axialgleitlager
  11, 11′, 11′′ Nuten
  12, 12′ Trägerschicht
  13 Gleitschicht
  14 Seitenwand
  15 Gleitfläche
  17 grabenförmige Vertiefung
  18 Bodenfläche
  20, 20′, 20′′ Werkzeug
  21 Schneidkante
  22, 22′, 22′′ Vertiefung
  23 Pfeil
  24 Pfeil
  25 Pfeil
  26, 26′′ Pfeil
  27, 27′′ Wülste
  30 Prägewerkzeug

Claims (7)

1. Axialgleitlager mit mindestens einer in die Gleitfläche eingeprägten Nut zum Zuführen von flüssigem Schmiermittel auf die Gleitfläche und Abfangen und Einlagern von Fremdkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (11, 11′, 11′′) mit im wesentlichen rechtwinklig zur Gleitfläche (15) angeordneten Seitenwänden (14) und am Grund der Nut (11, 11′, 11′′) zumindest entlang einer Seitenwand (14) am Übergang in die Bodenfläche (18) mit einer kantigen Kehle (16) ausgebildet ist.

2. Axialgleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kantige Kehle (16) in einer entlang mindestens einer Seitenwand (14) in den Grund der Nut (11, 11′, 11′′) geprägten, grabenförmigen Vertiefung (17) gebildet ist.

3. Axialgleitlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die grabenförmige Vertiefung (17) an ihrem Übergang zur Bodenfläche (18) der Nut einen Wulst (27, 27′′) auf­ weist, der über einen Teil der Breite der grabenförmigen Vertiefung (17) vorsteht.

4. Verfahren zum Prägen mindestens einer Nut in die Gleit­ fläche beim Herstellen eines Axialgleitlagers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut entlang ihrer Seitenränder mittels eines messerartigen Prägewerkzeugs unter Verdrängen des Materials nach der Nutmitte zu von der Gleitfläche her rechtwinklig zu deren Ebene in das platten- oder streifenförmige Halbzeug des Axialgleitlagers auf einen Teil dessen Dicke einge­ stanzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Herstellung von Axialgleitlagern mit Gleitschicht das Halbzeug vor dem Einstanzen der Nut als die Gleit­ schicht tragender Verbundwerkstoff vorbereitet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Prägeschnitt an das Einstanzen ange­ schlossen wird, bei welchem das nach der Nutmitte hin verdrängte Material nach dem Nutboden zu gepreßt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Prägeschritt beim Prägen von Nuten vorgenommen wird, deren Breite mehr als etwa das Zweifache der Nuttiefe beträgt.