DE4218077A1 - Gleitelement - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gleitelement, und insbesondere auf ein Gleitelement, welches eine Oberflächenschicht umfaßt, die eine Gleit-Oberfläche für ein Gegenelement aufweist.

Als Gleitelemente sind herkömmliche Gleitlager des Typs bekannt, welcher eine Oberfläche aus auf Pb-Sn beruhenden Legierungen (siehe japanische Patentanmeldung, Offenlegungsnummer 96 088/81) umfaßt.

Ein derartiges Gleitlager wurde bei einem Lagerabschnitt einer Kurbelwelle in einem Motor, einem vergrößerten Ende einer Verbindungsstange oder dgl. angewendet. Unter bestimmten Umständen, wenn eine erhöhte Geschwindigkeit und eine erhöhte Arbeitsleistung eines Motors benötigt wird, weisen jedoch die Gleitlager beim Stand der Technik das Problem auf, daß die Eigenschaft, das Öl auf der Oberflächenschicht desselben zurückzuhalten, ungenügend ist, und ein Widerstand gegen das Festfressen desselben aufgrund einer geringen Anfangspassung ebenso gering ist.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gleitelement des oben beschriebenen Typs vorzusehen, welches eine ausreichende Eigenschaft Öl auf der Oberflächenschicht zurückzuhalten aufweist, und worin die Anfangspassung der Oberfläche durch das Spezifizieren der Struktur der Oberflächenschicht verbessert werden kann, wodurch ein erhöhter Widerstand der Oberfläche gegen das Festfressen vorgesehen wird.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gleitelement des oben beschriebenen Typs vorzusehen, worin die Härte der Oberflächenschicht erhöht ist, um erhöhte Widerstände gegen das Festfressen und das Verschleißen vorzusehen.

Um die oben genannten Aufgaben zu lösen, ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gleitelement vorgesehen, welches eine Oberflächenschicht mit einer Gleit-Oberfläche für ein Gegenelement aufweist, worin

• - die Oberflächenschicht eine Mehrzahl von pyramidenförmigen, aus einer fiktiven Ebene, die sich entlang der Gleitoberfläche erstreckt, herausragende Erhebungen aufweist, welche die Gleit-Oberfläche festlegen;
• - eine in der Gleit-Oberfläche mit den pyramidenförmigen Erhebungen besetzte prozentuale Fläche A 50% (A 50%) ist, und worin,
• - wenn ein durch eine gerade, durch einen Scheitelpunkt und einen zentralen Bereich einer Grundfläche der pyramidenförmigen Erhebung durchlaufende Linie, mit Bezug auf eine senkrecht zu der fiktiven Ebene stehende Bezugslinie gebildeter Neigungswinkel durch R dargestellt ist, der Neigungswinkel R der pyramidenförmigen Erhebung in dem Bereich von 0° R 30° liegt.

Wenn die prozentuale Fläche A und der Neigungswinkel R der pyramidenförmigen Erhebungen in der oben genannten Weise spezifiziert sind, wird die Oberfläche der Gleit-Oberfläche vergrößert, um eine ausreichende Eigenschaft Öl zurückzuhalten vorzusehen, und der Scheitelabschnitt von jeder der Erhebungen kann bevorzugterweise abgenutzt werden, um somit die Anfangspassung der Oberflächenschicht zu verbessern, wodurch der Widerstand der Oberflächenschicht gegen das Festfressen erhöht wird.

Zusätzlich ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gleitelement vorgesehen, worin an der Grundfläche der Erhebung ein Vorsprung vorgesehen ist, so daß Öl kurzzeitig daran zurückgehalten werden kann, oder worin nebeneinanderliegende Erhebungen durch ein Sperrstück miteinander verbunden sind, so daß Öl zwischen diesen Erhebungen kurzzeitig zurückgehalten werden kann.

Bei einer derartigen Anordnung kann die Eigenschaft der Oberflächenschicht das Öl zurückzuhalten weiter verbessert werden.

Ferner ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gleitelement vorgesehen, worin jede der Erhebungen ein Spitzen-Ende eines säulenförmigen Kristalls bildet und einer von nebeneinanderliegenden Kristallen in einen anderen eingreift.

Die beiden säulenförmigen Kristalle weisen in einem derartigen ineinander eingreifenden Zustand eine erhöhte innere Spannung auf und somit eine höhere Härte, wodurch ein erhöhter Verschleißwiderstand der Oberflächenschicht vorgesehen wird.

Weiter ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gleitelement vorgesehen, worin die Erhebungen in Form einer Matrix zusammengelagert sind, und eine Mehrzahl von dichten Bereichen, die in der Matrix verteilt sind, wenigstens eine der pyramidenförmigen oder/und stumpfen, pyramidenförmigen Erhebungen, welche im wesentlichen radial von der Oberfläche desselben hervorstehen, aufweist.

Bei einer derartigen Anordnung wird der Oberflächenbereich der Gleitfläche mehr erhöht, als wenn nur die Erhebungen vorgesehen sind, und daher kann die Eigenschaft der Oberflächenschicht, das Öl zurückzuhalten, weiter verbessert werden.

Ferner ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gleitelement vorgesehen, worin die Erhebung eine Stern­ ähnliche Form aufweist, sowie eine Mehrzahl von Rückenlinien-Bereichen, die sich von dem Scheitel zu einem Grundabschnitt erstrecken, wobei eine Schräge zwischen nebeneinanderliegenden Rückenlinien-Bereichen mit einer Vertiefung versehen ist.

Bei einer derartigen Anordnung wird die Oberfläche der Gleit-Oberfläche aufgrund dessen, daß jede der Erhebungen in einer im wesentlichen Stern-ähnlichen Form mit den mit Vertiefungen versehenen Schrägen ausgebildet ist, erhöht, so daß die Oberflächenschicht eine ausreichende Eigenschaft Öl zurückzuhalten aufweist.

Die oben genannten und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden beim Betrachten der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen augenscheinlich.

Fig. 1 ist eine vergrößerte Aufsicht eines Gleitlagers;

Fig. 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Mikroskopaufnahme, die eine Kristallstruktur einer Pb-Legierung als Gleit-Oberfläche von oben gesehen zeigt;

Fig. 4 ist ein Röntgenbeugungsmuster eines Pb- Legierungskristalls in einer Oberflächenschicht;

Fig. 5 ist eine Mikroskopaufnahme, welche eine Kristallstruktur der Pb-Legierung in einem Längsschnitt der Oberfläche zeigt;

Fig. 6 ist eine teilweise vergrößerte Mikroskopaufnahme aus Fig. 5;

Fig. 7 ist eine Mikroskopaufnahme, die eine Kristallstruktur der Pb-Legierung als Gleitfläche von oben und der Seite betrachtet zeigt;

Fig. 8 ist eine schematische, perspektivische Ansicht eines wesentlichen Abschnitts der Oberflächenschicht;

Fig. 9 ist Diagramm, das eine Methode zur Messung des Neigungswinkels eines quadratischen, pyramidenförmigen Kristalls erklärt;

Fig. 10 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen dem Neigungswinkel und dem Oberflächendruck, bei dem das Festfressen erzeugt wird, darstellt;

Fig. 11 ist eine Mikroskopaufnahme, welche eine Kristallstruktur einer Pb-Legierung zeigt, bei der die Gleit-Oberfläche von schräg oben betrachtet wird;

Fig. 12 ist eine schematische Seitenansicht eines wesentlichen Abschnitts der Gleit-Oberfläche;

Fig. 13 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen dem Oberflächendruck, bei dem das Festfressen erzeugt wird, und der prozentualen Fläche von quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle, welche einen Neigungswinkel R in dem Bereich von 0° R 30° aufweisen, darstellt;

Fig. 14 ist eine Mikroskopaufnahme, welche eine Kristallstruktur einer Pb-Legierung zeigt, bei der die Gleit- Oberfläche in einem Vergleichsbeispiel direkt von oben betrachtet wird;

Fig. 15 ist eine Mikroskopaufnahme, welche eine Kristallstruktur der Pb-Legierung im Längsschnitt einer Oberflächenschicht des Vergleichsbeispiels zeigt;

Fig. 15a ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen der Härte und dem Oberflächendruck, bei dem ein Festfressen erzeugt wird, darstellt;

Fig. 15b ist ein Diagramm, welches die Ergebnisse eines Festfreß-Tests darstellt;

Fig. 16 ist eine schematische, perspektivische Ansicht eines wesentlichen Abschnitts einer Oberflächenschicht;

Fig. 17 ist ein Diagramm, welches ein Verfahren zum Messen des Neigungswinkels von stumpfen, quadratischen, pyramidenförmigen Kristallen erklärt;

Fig. 18 ist eine Mikroskopaufnahme, welche eine Kristallstruktur der Pb-Legierung zeigt, wenn die Gleit- Oberfläche direkt von oben betrachtet wird;

Fig. 19 ist eine Schnittansicht eines Gleitlagers, welche der Fig. 2 gleicht;

Fig. 20 ist eine Mikroskopaufnahme, welche eine Kristallstruktur der Pb-Legierung in der Gleit-Oberfläche zeigt;

Fig. 21 ist eine teilweise vergrößerte Mikroskopaufnahme eines in Fig. 20 gezeigten wesentlichen Bereichs;

Fig. 22 ist eine schematische, perspektivische Ansicht eines wesentlichen Bereichs der Oberflächenschicht;

Fig. 23 ist eine Schnittansicht entlang der Linien 23-23 in Fig. 22;

Fig. 24 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen dem Anteil der quadratischen, pyramidenförmigen Kristallen, welche einen Vorsprung aufweisen, und dem Oberflächendruck, bei dem das Festfressen erzeugt wird, darstellt;

Fig. 25 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 25-25 in Fig. 22;

Fig. 26 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen der Anzahl der vorhandenen Sperrstücke und dem Oberflächendruck, bei dem das Festfressen erzeugt wird, darstellt;

Fig. 27 ist eine schematische, perspektivische Ansicht eines wesentlichen Bereichs der Oberflächenschicht;

Fig. 28 ist eine schematische Aufsicht eines wesentlichen Bereichs der Oberflächenschicht;

Fig. 29 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 29-29 in Fig. 28;

Fig. 30 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen der Eingreif-Rate und der Härte der Oberflächenschicht darstellt;

Fig. 31 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen der Eingreif-Rate und dem Verschleiß der Oberflächenschicht darstellt;

Fig. 32 ist ein Diagramm, welches Ergebnisse aus einem Festfreß-Test darstellt;

Fig. 33 ist eine schematische Aufsicht eines wesentlichen Bereichs der Oberflächenschicht;

Fig. 34 ist eine Mikroskopaufnahme, welche eine Kristallstruktur einer Pb-Legierung in einer Gleit-Oberfläche zeigt;

Fig. 35 ist eine schematische Aufsicht eines wesentlichen Bereichs der Gleit-Oberfläche;

Fig. 36 ist eine Mikroskopaufnahme, welche eine Kristallstruktur einer Pb-Legierung in einer Gleit-Oberfläche zeigt;

Fig. 37 ist eine Mikroskopaufnahme, welche eine Kristallstruktur einer Pb-Legierung in einer Gleit-Oberfläche zeigt;

Fig. 38 ist eine Mikroskopaufnahme, welche eine Kristallstruktur einer Pb-Legierung in einer Gleit-Oberfläche zeigt;

Fig. 39 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen der prozentualen Fläche von dichten Bereichen und dem Oberflächendruck, bei dem das Festfressen erzeugt wird, darstellt;

Fig. 40 ist eine schematische Aufsicht eines wesentlichen Bereichs an der Gleit-Oberfläche;

Fig. 41 ist eine Mikroskopaufnahme, welche eine Kristallstruktur einer Pb-Legierung in einer Gleit-Oberfläche zeigt;

Fig. 42 ist eine schematische Aufsicht eines wesentlichen Bereichs der Gleit-Oberfläche;

Fig. 43 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen der prozentualen Fläche von winkelförmigen Erhebungen in der Gleit-Oberfläche und dem Oberflächendruck, bei dem das Festfressen erzeugt wird, darstellt; und

Fig. 44 ist eine schematische Aufsicht eines wesentlichen Bereichs der Gleitoberfläche.

Die Fig. 1 bis 18 stellen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In den Fig. 1 und 2 ist ein Gleitlager 1 als Gleitelement an einem Lagerabschnitt einer Kurbelwelle in einem Motor, einem vergrößerten Ende einer Verbindungsstange oder dgl. angebracht, und umfaßt eine erste Hälfte 1 ₁ und eine zweite Hälfte 1 ₂. Die Hälften 1 ₁ und 1 ₂ weisen die gleiche Anordnung auf und umfassen ein Grund- Element 2 und eine Oberflächenschicht, welche auf einer Innenumfangsfläche des Grundelements 2 gebildet ist, sowie eine Gleit-Oberfläche 3a für ein Gegenelement x. Das Grundelement 2 weist einen Träger 2 ₁ und eine Unterlage-Schicht 2 ₂ auf, welche auf dem Träger 2 ₁ ausgebildet ist, um die Oberflächenschicht zu tragen. Es kann auch eine Kupferschicht zwischen dem Träger 2 ₁ und der Unterlage-Schicht 2 ₂ vorgesehen sein, und eine abgelagerte Ni-Grenzschicht kann zwischen der Unterlage-Schicht 2 ₂ und der Oberflächenschicht 3 vorgesehen sein.

Der Träger 2 ₁ wird von einer gerollten Stahlplatte gebildet, und die Dicke des Trägers hängt von der vorgegebenen Dicke des Gleitlagers 1 ab. Die Unterlage-Schicht 2 ₂ wird von Kupfer, einer auf Kupfer basierenden Legierung, Aluminium, einer auf Aluminium basierenden Legierung etc. gebildet, und die Dicke der Unterlage-Schicht liegt in dem Bereich von 50 bis 500 µm, und liegt normalerweise bei 300 µm. Die Oberflächenschicht 3 wird von einer Pb-Legierung gebildet und die Dicke der Oberflächenschicht liegt in dem Bereich von 5 bis 50 µm, und liegt normalerweise bei 20 µm.

Die Pb-Legierung, welche die Oberflächenschicht 3 bildet, enthält 80 bis 90 Gewichts-% Pb und 3 bis 20 Gewichts-% Sn und kann, wenn nötig, höchstens 10 Gewichts-% von wenigstens einem der Elemente Cu, In, Ag, Tl, Nb, Sb, Ni, Cd, Te, Bi, Mn, Ca und Ba enthalten.

Cu, Ni und Mn haben die Funktion, die Härte der Oberflächenschicht 3 zu erhöhen. Wenn jedoch der Gehalt von Cu, Ni und/oder Mn 10 Gewichts-% überschreitet, hat die Oberflächenschicht eine zu große Härte, was dazu führt, daß Anfangspassung reduziert wird. Wenn Cu hinzugefügt wird, ist es wünschenswert, den Cu-Gehalt so einzustellen, daß die Härte Hmv der resultierenden Oberflächenschicht 3 in dem Bereich von 15 bis 25 liegt. Die Härte Hmv der Oberflächenschicht 3 hängt nicht nur von dem Cu-Gehalt oder dgl. ab, sondern wird ebenso durch die Orientierung einer Kristallfläche eines Pb-Legierungskristalls beeinflußt, wie nachfolgend beschrieben wird.

Jedes der Elemente In, Ag, Tl, Nb, Sb, Cd, Te, Bi, Ca und Ba hat die Aufgabe, die Oberflächenschicht 3 weicher zu machen, um die Anfangspassung zu verbessern. Wenn jedoch ihr Gehalt 10 Gewichts-% überschreitet, weist die Oberflächenschicht 3 eine verminderte Festigkeit auf. Wenn In oder dgl. hinzugefügt wird, ist es wünschenswert, den In-Gehalt so einzustellen, daß die Härte Hmv der resultierenden Oberflächenschicht in dem Bereich von 8 bis 15 liegt.

Die Oberflächenschicht 3 wird durch ein Elektro-Metallisier- (Galvanisier-) Verfahren hergestellt, worin eine verwendete Galvanisier-Lösung eine auf Borfluorid basierende Lösung ist, welche 40 bis 180 g/l von Pb²⁺ und 1,5 bis 35 g/l von Sn²⁺, wahlweise höchstens 15 g/l von Cu²⁺ enthält. Die Temperatur der Galvanisier-Lösung ist in einem Bereich von 10 bis 35⁰ C eingestellt und die Kathoden-Stromdichte ist in einem Bereich von 3 bis 15 A/dm² eingestellt.

Fig. 3 ist eine Elektronenmikroskop-Aufnahme (10 100fache Vergrößerung), welche eine Kristallstruktur der Pb-Legierung zeigt, wenn die Gleit-Oberfläche 3a von oben betrachtet wird. Man sieht in Fig. 3, daß die Oberflächenschicht 3 eine Mehrzahl von pyramidenförmigen Erhebungen aufweist, welche die Gleit-Oberfläche 3 bilden, z. B. quadratische, pyramidenförmige Kristalle in der dargestellten Ausführungsform. In diesem Fall ist die prozentuale Fläche der quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle in der Gleit-Oberfläche 3a 100% (A = 100%). Die Oberflächenschicht 3 ist aus einer Pb-Legierung hergestellt, welche 8 Gewichts-% Sn und 2 Gewichts-% Cu enthält. Die Oberflächenschicht 3 ist auf der aus einer Kupferlegierung bestehenden Unterlage-Schicht 22 gebildet, und beim Herstellen der Oberflächenschicht 3 war die Kathoden-Stromdichte bei der Elektro-Galvanisierung auf 6 A/dm² eingestellt.

Fig. 4 zeigt ein Röntgenbeugungsmuster für eine Pb-Legierung in der Oberflächenschicht 3, worin nur ein Beugungs-Peak der mit den Miller-Indizes (200) und (400) bezeichneten Ebenen beobachtet wird.

Hier ist ein Orientierungsindex Oe, welcher die Anzahl der Kristallebenen, welche in der Richtung senkrecht zu einer Ebene (hkl) (in Miller-Indizes) orientiert ist, wie folgt definiert:

Oe = Ihkl/ΣIhkl × 100 (%)

worin hkl die Miller Indizes sind; Ihkl eine integrierte Stärke einer (hkl) Ebene ist; und ΣIhkl eine Summe der Ihkl ist, wobei, je näher der Orientierungsindex Oe in einer bestimmten (hkl) Ebene bei 100% liegt, desto größer ist die Anzahl der Kristallebenen, welche in einer Richtung der Orientierung orthogonal zu der (hkl) Ebene orientiert sind.

Die integrierte Stärke Ihkl und der Orientierungsindex Oe in den (200) und (400) Ebenen des Pb-Legierungskristalls sind in der Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1

Wie man aus Tabelle 1 erkennt, ist der Orientierungsindex Oe in einer (h00) Ebene des Pb-Legierungskristalls 100%, und daher hat der Pb-Legierungskristall eine in jeder Richtung der Kristallachsen a, b und c orientierte Kristallebene, d. h. eine (h00) Ebene.

Wenn die Kristallebene in einer Richtung orthogonal zu der (h00) Ebene in dieser Weise orientiert ist, ist die Atomdichte in der Richtung der Orientierung hoch, da die Kristallstruktur der Pb-Legierung eine kubisch flächenzentrierte Struktur ist. Daher weist die Oberfläche 3 eine erhöhte Härte und einen verbesserten Widerstand gegen das Festfressen auf.

Fig. 5 ist eine Elektronenmikroskop-Aufnahme (5000fache Vergrößerung), welche eine Kristallstruktur in einem Längsschnitt der Oberflächenschicht 3 zeigt, und Fig. 6 entspricht einer teilweise vergrößerten Elektronenmikroskop-Aufnahme aus Fig. 5. Fig. 7 ist eine Elektronenmikroskopaufnahme (10 000fache Vergrößerung), welche eine Kristallstruktur einer Pb-Legierung zeigt, wenn die Gleit-Oberfläche 3 von schräg oben betrachtet wird.

Wie man in den Fig. 3 und 5 bis 8 erkennt, ist die Oberflächenschicht 3 eine Anhäufung von säulenförmigen Kristallen 4 aus einer Pb-Legierung, welche sich von der Unterlage-Schicht 22 erstrecken. Ein quadratischer, pyramidenförmiger Kristall 5 ist auf jedem säulenförmigen Rumpf 4a in dem säulenförmigen Kristall 4 vorgesehen, um ein Spitzen-Ende des säulenförmigen Kristalls 4 zu bilden. Ein Scheitelpunkt a1 des pyramidenförmigen Kristalls 5 ist in Richtung der Gleit-Oberfläche 3a gerichtet. Die meisten der quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 5 sind gerade gewachsen, ein geringer Rest ist jedoch etwas geneigt. Ferner existieren unter den säulenförmigen Kristallen 4 einige Kristalle 4, welche sich von der Unterlage-Schicht 22 erstrecken, jedoch in der Mitte gebrochen oder abgeschnitten sind, sowie einige Kristalle 4, welche sich von diesen gebrochenen Kristallen aus erstrecken.

Hier wurde festgestellt, daß, wenn eine sich entlang der Gleit-Oberfläche 3a erstreckende fiktive Ebene B an der Grundseite des quadratischen, pyramidenförmigen Kristalls 5 festgelegt ist, und der Neigungswinkel, welcher durch eine gerade Linie a3, die durch den Scheitelpunkt a1 und einen zentralen Bereich a2 der Grundfläche des quadratischen, pyramidenförmigen Kristalls 5 geht, mit Bezug auf eine Bezugslinie a4, welche durch den zentralen Bereich a2 geht und senkrecht zu der fiktiven Ebene B steht, festgelegt ist, einen Winkel von R=0° aufweist und daher jeder quadratische, pyramidenförmige Kristall im wesentlichen gerade ist.

Wenn die Gleit-Oberfläche 3a von den quadratischen, pyramidenförmigen Kristallen wie oben beschrieben gebildet ist, ist es möglich, die Oberfläche der Gleit-Oberfläche 3a zu erhöhen, so daß die Oberflächenschicht 3 eine ausreichende Öl-Zurückhalte-Charakteristik aufweist, und sich bevorzugterweise die Scheitelpunkte a1 der quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 5 abnutzen, wodurch die Anfangspassung der Oberflächenschicht 3 verbessert wird.

Um derartige Effekte zu erreichen, wird der Bereich der Neigungswinkel R der quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 5 zum Problem. Darum wurden Gleitlager hergestellt, welche quadratische, pyramidenförmige Kristalle 5 umfassen, die Neigungswinkel von=0°, 10°, 20°, 30°, 40°, 50°, 60° und 70° sowie einen Orientierungsindex Oe von 100% in der (h00) Ebene aufweisen, sowie Gleitlager, welche einen Orientierungsindex Oe von 50 bis 55% in der (h00) Ebene aufweisen. Ein Festfreß-Test für diese Gleitlager liefert die in Fig. 10 gezeigten Ergebnisse. In Fig. 10 entspricht eine Linie b1 dem Ergebnis des Gleitlagers, dessen Orientierungsindex Oe 100% ist, und eine Linie b2 entspricht dem Ergebnis des Gleitlagers, dessen Orientierungsindex Oe 50 bis 55% ist. In diesem Fall ist die prozentuale Fläche der quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 5 in der Gleit-Oberfläche 3a 100% (A=100%). Es sollte bemerkt werden, daß die Veränderung der Neigungswinkel R grundsätzlich durch die Veränderung der Neigung der Grundfläche in bezug auf eine Anode erreicht wird.

Der Festfreß-Test wurde ausgeführt, indem jedes Gleitlager in Kontakt mit einem Drehschaft gebracht wurde, und allmählich die an das Gleitlager angelegte Belastung erhöht wurde. Fig. 10 ist ein Diagramm, welches die Oberflächendrücke darstellt, bei welchen ein Festfressen der Oberflächenschicht von jedem der Gleitlager erzeugt wurde. Die Testbedingungen sind wie folgt: das für den Drehschaft verwendete Material war nitriertes JIS S48C-Material. Die Drehzahl des Drehschafts war 6000 U/min; die Ölversorgungstemperatur war 120°C, der Ölversorgungsdruck war 3 kg/cm²; und die angelegte Belastung war 1 kg/sec.

Man erkennt anhand der Linie b1 in Fig. 10, daß, da der Orientierungsindex in der (h00) Ebene von allen der quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 5 bis 100% ist, und für den Neigungswinkel R gilt: 0° R 30°, der Oberflächendruck zur Zeit der Erzeugung des Festfressens zunimmt, was zu einem erhöhten Widerstand gegen das Festfressen führt. Jedoch ist bei der Linie b2 aufgrund des niederen Orientierungsindex Oe der Widerstand gegen das Festfressen gering.

Bei den quadratischen, pyramidenförmigen Kristallen 5 ist, wenn die bevorzugte Abnutzung der Scheitelpunkte a1 in der Anfangsphase der Gleitbewegung vollendet ist, um eine glatte Oberfläche (welche einer oberen Grundfläche einer stumpfen, quadratischen Pyramidenform entspricht) zu bilden, immer ein Ölfilm zwischen der glatten Oberfläche und dem Drehschaft vorhanden und daher wird die Gleit-Oberfläche 3a danach äußerst langsam abgenutzt.

Die Tabellen 2 bis 4 stellen jeweils eine Beziehung zwischen dem Neigungswinkel R, der Richtung der Orientierung, der prozentualen Fläche A in der Gleit-Oberfläche 3a und der Härte Hmv der quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 5 für die Gleitlager (1) bis (8) dar.

In jeder der Tabellen 2 bis 4 bedeutet die Orientierung (h00), daß der Orientierungsindex in der (h00) Ebene 100% ist, und daß nicht nur eine (111) Ebene, sondern auch (222), (220), (311) Ebenen und dgl. in der Richtung der Orientierung (111) eingeschlossen sind. In dem Pb-Legierungskristall gibt es eine Tendenz, daß, wenn der Orientierungsindex Oe in der (h00) Ebene abnimmt, der Orientierungsindex in der (111) Ebene zunimmt. Zusätzlich werden die Orientierungsindizes Oe in den (220) und (311) Ebenen ebenso erhöht, obwohl der Betrag einer derartigen Zunahme im Vergleich zur Zunahme des Orientierungsindex in der (111) Ebene äußerst nieder ist.

Tabelle 2

Tabelle 3

Tabelle 4

Fig. 11 ist eine Elektronenmikroskop-Aufnahme (10 000fache Vergrößerung), welche eine Kristallstruktur der Pb-Legierung zeigt, wenn die Gleit-Oberfläche 3a des in Fig. 4 gezeigten Gleitlagers von schräg oben betrachtet wird. Fig. 12 zeigt die Neigungen der in Fig. 11 dargestellten quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle. Die Neigungswinkel R der quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 5 ₁, 5 ₂ und 5 ₃ sind jeweils annähernd 0°, 15° und 30° (R=0°, 15° und 30°).

Fig. 13 stellt eine Beziehung zwischen der prozentualen Fläche der quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle, welche Neigungswinkel in einem Bereich von 0° R 30° aufweisen und dem Oberflächendruck, bei dem das Festfressen erzeugt wird, dar. Der Festfreß-Test wurde in derselben Art und Weise und unter denselben Bedingungen wie der oben beschriebene ausgeführt. In Fig. 13 entspricht eine Linie c1 dem Ergebnis für den Fall, bei dem die Neigungswinkel R 0° R 10° sind. Das umfaßt die in Tabelle 2 gegebenen Gleitlager (1) bis (4), und die Ergebnisse für diese Gleitlager sind durch die Punkte (1) bis (4) in Fig. 13 angezeigt. Eine Linie c2 entspricht dem Ergebnis für den Fall, in welchem die Neigungswinkel R 0° R 20° sind. Dies umfaßt das in Tabelle 3 gegebene Gleitlager (5), und das Ergebnis für dieses Gleitlager ist durch einen Punkt (5) in Fig. 13 angezeigt. Eine Linie c3 entspricht dem Ergebnis für den Fall, in welchem die Neigungswinkel R 0° R 30° sind. Dies umfaßt die in Tabelle 4 gegebenen Gleitlager (6) bis (8), und die Ergebnisse für diese Gleitlager sind durch Punkte (6) bis (8) in Fig. 13 angezeigt.

Eine Linie c4 zeigt ein Vergleichsbeispiel, welches eine aus Kristallkörnern einer Pb-Legierung gebildete Oberfläche aufweist. Fig. 14 ist eine Elektronenmikroskop-Aufnahme (10 000fache Vergrößerung), welche eine Kristallstruktur der Pb-Legierung zeigt, wenn die Gleitoberfläche des Vergleichsbeispiels direkt von oben betrachtet wird, und man erkennt in Fig. 14, daß die Kristallform unsystematisch ist. Fig. 15 ist eine Elektronenmikroskop-Aufnahme (10 000fache Vergrößerung), welche eine Kristallstruktur der Pb-Legierung in einem Längsschnitt der Gleit-Oberfläche des Vergleichsbeispiels zeigt, aus welchem erkannt werden kann, daß kein säulenförmiger Kristall erzeugt worden ist. Aufgrund dessen ist die Härte der Oberflächenschicht des Vergleichsbeispiels kleiner als die der Oberflächenschicht mit der Orientierung in der (h00) Ebene.

Fig. 15a stellt eine Beziehung zwischen der Härte und dem Oberflächendruck dar, bei dem das Festfressen erzeugt wird. Der Neigungswinkel R, die Orientierung und die prozentuale Fläche der quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 5 in der Gleit-Oberfläche 3a für die Gleitlager (9) bis (12), welche den Linien (9) bis (12) in Fig. 15a entsprechen, sind in Tabelle 5 gegeben. Der Festfreß-Test wurde in derselben Art und Weise und unter denselben Bedingungen wie die oben beschriebenen durchgeführt.

Tabelle 5

Wie aus den Fig. 13 und 15a und den Tabellen 2 bis 5 deutlich wird, kann der Widerstand gegen das Festfressen der Oberflächenschicht 3 wesentlich verbessert werden, wenn der Orientierungsindex Oe in der Richtung der Orientierung (h00) und somit in der (h00) Ebene in den quadratischen, pyramidenförmigen Kristallen 100% ist, wenn die prozentuale Fläche der quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 5 in der Gleit-Oberfläche 3a größer oder gleich 50% ist (d. h. A 50%), wenn der Neigungswinkel R der quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 5 0° R 30° ist, und ferner, wenn die Härte Hmv der quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 5 15 Hmv 30 ist. In diesem Fall, wenn der Neigungswinkel R größer als 30° ist (R < 30°), wird die Eigenschaft der Oberflächenschicht Öl zurückzuhalten sowie die bevorzugte Eigenschaft den Scheitelpunkt a1 abzunutzen vermindert. Im allgemeinen wird, wenn die Härte der Oberflächenschicht 3 erhöht wird, der Verschleißwiderstand derselben ebenso erhöht, wenn jedoch die Härte Hmv in dem Bereich von Hmv <15 oder Hmv <30 liegt, werden sowohl der Widerstand gegen das Festfressen als auch der Verschleißwiderstand der Oberflächenschicht 3 verringert.

Wenn die Anzahl der in der Oberfläche 3a vorhandenen quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle anstelle der prozentualen Fläche A durch die Zahl pro Flächeneinheit festgelegt ist, ist die Anzahl (Zahl) C der vorhandenen quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle in dem Bereich von 2×10⁴/mm² C 5×10⁶/mm².

Wenn die Kristallform und die Anzahl C der vorhandenen quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle in dieser Art und Weise spezifiziert sind, kann die Oberfläche der Gleit-Oberfläche 3a erhöht werden, so daß die Oberflächenschicht 3 eine ausreichende Eigenschaft Öl zurückzuhalten aufweist, und die Scheitelpunkte a1 der quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 5 können bevorzugterweise abgenutzt werden, um die Anfangspassung der Oberflächenschicht 3 zu verbessern.

Jedoch können die oben beschriebenen Effekte nicht erhalten werden, wenn die Anzahl C der quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle kleiner als 2·10⁴/mm² ist. Auf der anderen Seite können die oben beschriebenen Effekte ebenfalls nicht erreicht werden, wenn die Anzahl C der quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle größer als 5· 10⁶/mm² ist, da dann die quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle äußerst fein verteilt sind.

Die Tabelle 6 zeigt den Vergleich der verschiedenen Gleitlager (13) bis (18) bezüglich der Zusammensetzung der Oberflächenschicht, des Orientierungsindex Oe in der (h00) Ebene, der Kristallform und dgl.

Tabelle 6

Fig. 15b stellt die Ergebnisse des Festfreß-Tests für die Gleitlager (13) bis (18) dar.

Der Festfreß-Test wurde ausgeführt, indem jedes Gleitlager in Gleitkontakt mit dem Drehschaft gebracht wurde, und allmählich die an das Gleitlager angelegte Belastung erhöht wurde. Fig. 15 zeigt die Oberflächendrücke, bei welchen das Festfressen der Oberflächenschichten von jedem der Gleitlager erzeugt wird.

Die Testbedingungen sind wie folgt: das für den Drehschaft verwendete Material war ein nitriertes JIS S48C-Material; die Drehzahl des Drehschafts war 6000 U/min; die Ölversorgungstemperatur war 120°C; der Ölversorgungsdruck war 3 kg/cm²; und die angelegte Belastung war 1 kg/sec.

In Fig. 15b erkennt man, daß alle die Gleitlager (13) bis (16) als Beispiele der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit den Gleitlagern (17) und (18) als die Vergleichsbeispiele einen exzellenten Widerstand gegen das Festfressen aufweisen.

Die Fig. 16 bis 18 stellen eine Oberflächenschicht 3 mit einer Mehrzahl von pyramidenförmigen Erhebungen, z. B. stumpfe, quadratische, pyramidenförmige Kristalle 6 aus einer Pb-Legierung in der dargestellten Ausführungsform, dar, welche eine Gleit-Oberfläche 3a bilden. Die stumpfen, quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 6 bilden ein Spitzen-Ende eines säulenförmigen Kristalls 4, dessen obere Grundfläche 7 zur Gleitfläche 3a gerichtet ist. Fig. 18 ist eine Elektronenmikroskop-Aufnahme (10 000fache Vergrößerung), welche eine Kristallstruktur der Pb-Legierung zeigt, wenn die Gleitoberfläche 3a direkt von oben betrachtet wird. In diesem Fall wird der Neigungswinkel R als ein Winkel festgelegt, der durch die folgenden Linien gebildet wird: eine gerade Linie a7, die durch einen zentralen Bereich a5 der oberen Grundfläche und einen zentralen Bereich a6 der unteren Grundfläche geht, und eine Bezugslinie a4, die durch einen zentralen Bereich a6 der unteren Grundfläche geht und orthogonal zu einer fiktiven Ebene B steht.

Selbst wenn die Oberflächenschicht a3 nur stumpfe, quadratische, pyramidenförmige Kristalle 6 aufweist wird genauso wie wenn sie pyramidenförmige Kristalle 5 und stumpfe, quadratische, pyramidenförmige Kristalle 6 aufweist eine prozentuale Fläche A der stumpfen, quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 6 oder dgl. in der Gleit-Oberfläche 3a in einem Bereich von A 50% eingestellt und der Neigungswinkel R liegt in einem Bereich von 0° R 30°. Dies stellt sicher, daß die gleiche Gleitcharakteristik wie die oben beschriebene erreicht werden kann. Ein Bereich der Anzahl pro Flächeneinheit entspricht dem oben beschriebenen Bereich. In diesem Fall ist wenigstens ein Bereich einer Gleit-Oberfläche 3a von oberen Grundflächen 7 der stumpfen, quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 6 gebildet. Dies stellt sicher, daß zwischen einem Gegenelement und der oberen Grundfläche 7 ab der Anfangsphase einer Gleitbewegung ein Ölfilm gebildet werden kann, wodurch eine verbesserte Anfangspassung und eine Stabilisierung vorgesehen werden. Es sollte erwähnt werden, daß, wenn die Oberflächenschicht 3 sowohl die Kristalle 5 als auch die Kristalle 6 aufweist, eine prozentuale Fläche A aus der Summe der Bereiche der Kristalle 5 und 6 und aus der Fläche der Gleit-Oberfläche 3a erhalten werden kann.

Wenn die Kristalle 5 und 6 geneigt werden, sollten sie derart geneigt werden, daß der Scheitelpunkt a1 und die obere Grundfläche 7 zur Gleitbewegung mit dem Gleitelement in einer Richtung d gerichtet sind, aufgrund eines Widerstands für eine Gleitbewegung zwischen dem Gegenelement und den Kristallen 5 und 6.

Die Fig. 19 bis 27 stellen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die Fig. 19 ist die Ansicht eines Querschnitts eines Gleitlagers, gleich demjenigen in Fig. 2, und Fig. 20 ist eine Elektronenmikroskop-Aufnahme (10 000fache Vergrößerung), welche eine Kristallstruktur einer Pb-Legierung in einer Gleitebene 3a zeigt. Fig. 21 ist ein vergrößerter Ausschnitt aus Fig. 20. Eine Oberflächenschicht 3 ist aus einer Pb-Legierung hergestellt, welche 8 Gewichts-% Sn und 2 Gewichts-% Cu enthält. Die Oberflächenschicht 3 ist auf einer Unterlage-Schicht 22 aus einer Kupferlegierung gebildet, und beim Herstellen der Oberflächenschicht 3 war die Kathoden-Stromdichte in einem Elektro-Metallisier- (Galvanisier-) Verfahren auf 6 bis 10 A/dm² eingestellt.

Wie in den Fig. 20 bis 22 deutlich gezeigt wird, weist die Oberflächenschicht 3 eine Mehrzahl von pyramidenförmigen Erhebungen auf, z. B. quadratische Kristalle 5 der Pb-Legierung in der dargestellten Ausführungsform, deren Scheitelpunkte a1 zu einer Gleit-Oberfläche 3a gerichtet sind. Jeder der quadratischen Kristalle 5 bildet ein Spitzen-Ende von jedem der säulenförmigen Kristalle 4, welche sich von der Unterlage-Schicht 22 erstrecken, und daher wird die Oberflächenschicht 3 von einer Ansammlungen von säulenförmigen Kristallen 4 gebildet.

Wie in der ersten Ausführungsform ermöglichen derartige quadratische Kristalle 5 eine verbesserte Anfangspassung der Oberflächenschicht 3, so daß die Oberflächenschicht 3 eine ausreichende Eigenschaft Öl zurückzuhalten aufweist.

Wie in Fig. 23 dargestellt, umfassen einige (oder alle) der quadratischen Kristalle 5 einen Vorsprung 9 an einer Schräge 8 der Kristalle.

Bei einer derartigen Anordnung kollidiert ein Teil des Öls mit dem Vorsprung 9, wie durch einen Pfeil in Fig. 23 angezeigt, wenn es in ein Tal 10 zwischen zwei nebeneinander liegenden quadratischen Kristallen 5 eintritt, und zu einem Scheitelpunkt a1 fließt. Das kollidierte Öl wird durch den Vorsprung 9 zu einem Grundabschnitt des Kristalls 5 zurückgezwungen, z. B. in das Tal in der dargestellten Ausführungsform, und wird kurzzeitig darin gehalten. Dies sieht ebenso eine Verbesserung der Eigenschaft der Oberflächenschicht 3 Öl zurückzuhalten vor. Um einen derartigen Zurückhalte-Effekt vorzusehen, kann, wenn die Länge der Grundlinie des Kristalls 5 durch e1 dargestellt wird, die Höhe des Kristalls 5 durch e2 dargestellt wird, die vorstehende Länge des Vorsprungs 9 durch e3 dargestellt wird und die Höhe des Vorsprungs 9 durch e4 dargestellt wird, (e3/e1)·100 kleiner oder gleich 50% sein, und (e4/e2)·100 kann größer oder gleich 50% sein.

Fig. 24 stellt eine Beziehung zwischen der Anzahl der Kristalle 5, welche einen Vorsprung 9 aufweisen, und dem Oberflächendruck, bei dem das Festfressen erzeugt wird, dar.

Der Festfreß-Test wurde ausgeführt, indem jedes der Gleitlager in Gleitkontakt mit einem Drehschaft gebracht worden ist, und die an den Drehschaft angelegte Belastung allmählich erhöht wurde. Fig. 24 ist ein Diagramm, welches den Oberflächendruck darstellt, bei dem das Festfressen der Oberflächenschicht der Gleitlager erzeugt wird.

Die Testbedingungen sind wie folgt: das für einen Drehschaft verwendete Material war ein nitriertes JIS S48C-Material; die Drehzahl des Drehschafts war 6000 U/min; die Ölversorgungstemperatur war 120°C; der Ölversorgungsdruck war 3 kg/cm²; und die angelegte Belastung war 1 kg/sec.

Wie man aus Fig. 24 erkennt, liegt die Anzahl D der quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle, welche einen Vorsprung 9 aufweisen, zweckmäßigerweise in einem Bereich mit 10⁵/mm² D 10⁶/mm². Wenn die Anzahl D kleiner als 10⁵/mm² ist (D<10⁵/mm²), wird der Effekt der Verbesserung der Eigenschaft, Öl durch den Vorsprung 9 zurückzuhalten, verringert. Wenn aber die Anzahl D größer als 10⁶/mm² ist (D< 10⁶/mm²) ist, wird der Ölfluß durch die Vorsprünge 9 behindert, was in einer verringerten Eigenschaft Öl zurückzuhalten resultiert.

Wie in den Fig. 20, 22 und 25 gezeigt, sind die Schrägen 8 von einigen Paaren von nebeneinanderliegenden quadratischen, pyramidenförmigen Kristallen 5 miteinander verbunden, z. B. durch ein Paar von Sperrstücken 11, welche ein Ölreservoir 12 bilden, um Öl zwischen nebeneinanderliegenden Kristallen 5 kurzzeitig zurückzuhalten, wie durch einen rechten Pfeil in Fig. 25 dargestellt. Das Sperrstück 11 hat ebenso die Funktion, die Richtung eines Ölflusses, welcher an das Sperrstück anstößt, zu ändern, um Öl kurzzeitig zwischen den Kristallen 5 zurückzuhalten, wie durch einen linken Pfeil in Fig. 25 dargestellt. Die Eigenschaft der Oberflächenschicht 3, Öl zurückzuhalten, wird durch ein derartiges Sperrstück 11 ebenso verbessert.

Fig. 26 stellt eine Beziehung zwischen der Anzahl der vorhandenen Sperrstücke 11 und dem Oberflächendruck, bei welchem das Festfressen erzeugt wird, dar. Der Festfreß-Test wurde in derselben Art und Weise und unter denselben Bedingungen wie die oben beschriebenen ausgeführt.

Wie man aus Fig. 26 erkennt, liegt die Anzahl E von Sperrstücken 11 zweckmäßigerweise in einem Bereich von 10⁴/mm² E 10⁶/mm². Wenn die Anzahl E kleiner als 10⁴/mm²(E< 10⁴/mm²) ist, wird der Effekt der Verbesserung der Eigenschaft, Öl zurückzuhalten, durch die Sperrstücke 11 verringert. Wenn aber die Menge E größer als 10⁶/mm²(E<10⁶/mm²) ist, wird der Ölfluß durch die Sperrstücke 11 gehemmt, was zu einer verminderten Ölkühlungseigenschaft führt.

Wie in der ersten Ausführungsform ist der Orientierungsindex Oe in den (200) und (400) Ebenen und somit einer (h00) Ebene des Pb-Legierungskristalls 100%. Daher hat der Pb-Legierungskristall eine Kristallebene, d. h. eine (h00) Ebene, welche in jeder von Richtungen der Kristallachsen a, b und c orientiert ist.

Tabelle 7 stellt einen Vergleich von verschiedenen Gleitlagern (19) bis (22), (17) und (18) bezüglich der Zusammensetzung der Oberflächenschicht und der Eigenschaften der Gleitoberfläche dar. Die Oberflächenschicht des Gleitlagers (19), welche ein Beispiel für die vorliegende Erfindung ist, wird von der in Fig. 20 gezeigten Pb-Legierung gebildet. Der Festfreß-Test wurde in derselben Art und Weise und unter den selben Bedingungen wie die oben beschriebenen ausgeführt.

Tabelle 7

Wie man aus Tabelle 7 erkennt, weisen die Gleitlager (19) bis (22) als die Beispiele der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit den Gleitlagern (17) und (18) als Vergleichsbeispiele alle einen hervorragenden Widerstand gegen das Festfressen auf. Die Gleitlager (19) und (20) werden in Fig. 24 gezeigt, und die Gleitlager (21) und (22) werden in Fig. 26 gezeigt.

Wie in Fig. 27 dargestellt, umfaßt die vorliegende Erfindung Gleitlager, in welchen eine aus einer Pb-Legierung hergestellte Oberflächenschicht 3 nur eine Mehrzahl von stumpfen, pyramidenförmigen Erhebungen aufweist, z. B. stumpfe, quadratische, pyramidenförmige Kristalle 6 in der dargestellten Ausführungsform, deren obere Grundfläche zu der Gleitfläche 3a gerichtet ist, wodurch die Gleitfläche 3a gebildet wird, ebenso wie Gleitlager, in welchen eine aus einer Pb-Legierung hergestellte Oberflächenschicht 3 quadratische, pyramidenförmige Kristalle 5 und stumpfe, quadratische, pyramidenförmige Kristalle 6 aufweist. In diesen Fällen kann eine Gleitcharakteristik erhalten werden, die der oben beschriebenen gleicht. Bei einer derartigen Anordnung ist wenigstens ein Bereich der Gleit-Oberfläche 3a aus oberen Grundflächen 7 der stumpfen, quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 6 gebildet. Dies stellt sicher, daß zwischen einem Gegenelement und der oberen Grundfläche 7 ein Ölfilm gebildet werden kann, um eine Verbesserung der Anfangspassung und eine Stabilisierung vorzusehen.

Ein Gleitlager, bei dem ein Bereich einer Gleit-Oberfläche 3a von quadratischen, pyramidenförmigen Kristallen 5 und/oder stumpfen, quadratischen, pyramidenförmigen Kristallen 6 gebildet ist, wird ebenso von der vorliegenden Erfindung umfaßt. In diesem Fall wird die prozentuale Fläche A der quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 5 in der Gleit-Oberfläche 3a so eingestellt, daß, wie in der ersten Ausführungsform, A 50% ist, und der Neigungswinkel R der quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 5 und der stumpfen, quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 6 ist derart eingestellt, daß, wie in der ersten Ausführungsform, 0° R 30° ist (siehe Fig. 22 und 27).

Die Fig. 28 bis 33 stellen eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.

Wie in den Fig. 3, 5, 6, 28 und 29 gezeigt, sind nebeneinanderliegende, säulenförmige Kristalle 4 in einer Oberflächenschicht 3 in einer derartigen Weise gewachsen, daß sie ineinander eingreifen. Daher greift in einer Gleit-Oberfläche 3a einer von nebeneinanderliegenden, quadratischen, pyramidenförmigen Kristallen 5 in den anderen ein.

Wenn zwischen den säulenförmigen Kristallen 4 ein Eingreifen in dieser Art und Weise erzeugt wird, weisen beide ineinander eingreifende Kristalle 4 eine erhöhte innere Spannung auf, was zu einer höheren Härte führt, wodurch ein erhöhter Verschleißwiderstand der Oberflächenschicht 3 erreicht wird.

Tabelle 8 stellt einen Vergleich von verschiedenen Gleitlagern (23) bis (26), (17) und (18) bezüglich der Zusammensetzung der Oberflächenschicht, der Kristallstruktur und dgl. dar. In Tabelle 8 wurde die Eingreif-Rate G durch G= (F2/F1)·100 ermittelt, worin F1 die Gesamtzahl der quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle ist, und F2 die Zahl der quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle in einem ineinander eingreifenden Zustand ist. Z.B. ist in Fig. 28 F1= "4" und F2="2".

Tabelle 8

Man erkennt aus Tabelle 8, daß die Eingreif-Rate G erhöht wird, wenn die Kathoden-Stromdichte erhöht wird.

Fig. 30 stellt eine Beziehung zwischen der Eingreif-Rate G und der Härte Hmv der Oberflächenschicht 3 in den Gleitlagern (23) bis (26) als Beispiele der vorliegenden Erfindung und den Gleitlagern (17) und (18) als Vergleichsbeispiele dar. Die Härte Hmv wurde durch das Verwenden eines Mikro-Vikers-Härtemikrometers bei einer Belastung von 10 g in einem Längsschnitt der Oberflächenschicht 3 aus einer Richtung senkrecht zu einem derartigen Längsschnitt gemessen.

Aus Fig. 30 erkennt man, daß in den Gleitlagern (23) bis (26) die Härte Hmv der Oberflächenschicht 3 erhöht wird, wenn die Eingreif-Rate G erhöht wird, und die Härte Hmv ist höher als die der Gleitlager (17) und (18). Das ist darauf zurückzuführen, daß die Härte der Oberflächenschicht 3 erhöht wird, da die säulenförmigen Kristalle 4 ineinander eingreifen und der Orientierungsindex Oe in der (h00) Ebene 100% ist.

Fig. 30 stellt die Ergebnisse eines Verschleißtests für die Gleitlager (23) bis (26) als Beispiele der vorliegenden Erfindung und die Gleitlager (17) und (18) als Vergleichsbeispiele dar.

Der Verschleißtest wurde für eine vorgegebene Gleitstrecke ausgeführt, indem jedes der Gleitlager in Gleitkontakt mit einem Drehschaft gebracht wurde, wobei die Belastung auf das Gleitlager eine dynamische Belastung mit einer sinusförmigen Wellenform ist, welche mit dem Drehschaft synchronisiert ist.

Die Testbedingungen sind wie folgt: das Material, das für einen Drehschaft verwendet wurde; war ein nitriertes JIS S48C-Material; die Drehzahl des Drehschafts war 3.000 U/min; der maximale angelegte Oberflächendruck war 600 kg/cm² (projizierte Lagerfläche: Weite×Durchmesser); die Gleitstrecke war 2,5×10³ km; die Ölversorgungstemperatur war 120°C; und der Ölversorgungsdruck war 3 kg/cm².

Wie man in Fig. 31 erkennt, weisen die Gleitlager (23) bis (26) im Vergleich mit den Gleitlagern (17) und (18) alle einen hervorragenden Verschleißwidertand auf. In den Gleitlagern (23) bis (26), als Beispiele der vorliegenden Erfindung, wird der Verschleißwiderstand erhöht, wenn die Eingreif-Rate G erhöht wird. Ein bevorzugter Bereich der Eingreif-Rate G ist jedoch 80% G 100%. Fig. 32 stellt die Ergebnisse eines Festfreß-Tests für die Gleitlager (23) bis (26) als Beispiele der vorliegenden Erfindung und die Gleitlager (17) und (18) als Vergleichsbeispiele dar.

Der Festfreß-Test wurde ausgeführt, indem jedes der Gleitlager in Gleitkontakt mit einem Drehschaft gebracht wurde und eine zunehmende Belastung an das Gleitlager angelegt wurde. Fig. 32 zeigt den Oberflächendruck, bei dem das Festfressen der Oberflächenschicht der Gleitlager erzeugt wurde.

Die Testbedingungen sind wie folgt: das Material, das für einen Drehschaft verwendet wurde, war nitriertes JIS S48C-Material; die Drehzahl des Drehschafts war 6.000 U/min; die Ölversorgungstemperatur war 120°C; der Ölversorgungsdruck war 3 kg/cm²; und die angelegte Belastung war 1 kg/sec.

Man erkennt aus Fig. 32, daß die Gleitlager (23) bis (26) im Vergleich zu den Gleitlagern (17) und (18) alle einen hervorragenden Widerstand gegen das Festfressen aufweisen.

Fig. 33 entspricht der Fig. 18 und stellt ein Gleitlager dar, in welchem eine Oberflächenschicht 3 eine Mehrzahl von pyramidenförmigen Erhebungen, z. B. stumpfen, quadratischen, pyramidenförmigen Kristallen 6 aus einer Pb-Legierung in der vorliegenden Ausführungsform, aufweist, wobei eine obere Grundfläche 7 zu der Gleit-Oberfläche gerichtet ist, wodurch die Gleit-Oberfläche 3a gebildet wird. Eine Gleitcharakteristik, die der oben beschriebenen gleicht, kann selbst bei derartigen Kristallen 6 oder einer kombinierten Struktur, welche die stumpfen, quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 6 und die quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 5 umfaßt, erreicht werden.

Ein Gleitlager, bei dem ein Bereich einer Gleit-Oberfläche 3a durch quadratische, pyramidenförmige Kristalle 5 und/oder stumpfe, quadratische, pyramidenförmige Kristalle 6 gebildet ist, wird ebenso von der vorliegenden Erfindung umfaßt. In diesem Fall ist, wie in der ersten Ausführungsform, die prozentuale Fläche A der quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 5 oder dgl. in der Gleit-Oberfläche 3a in einem Bereich von A 50% eingestellt, und der Neigungswinkel R der quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 5 und der stumpfen, quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 6 ist in einem Bereich von 0 R 30° eingestellt.

Die Fig. 34 bis 40 stellen eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.

Fig. 34 ist eine Elektronenmikroskop-Aufnahme (10 000fache Vergrößerung), welche eine Kristallstruktur einer Pb-Legierung in einer Gleit-Oberfläche 3a zeigt. Eine Oberflächenschicht 3 ist aus einer Pb-Legierung hergestellt, welche 8 Gewichts-% Sn und 2 Gewichts-% Cu enthält. Die Oberflächenschicht 3 ist auf einer Unterlage-Schicht 22 aus einer Cu-Legierung gebildet, und beim Herstellen der Oberflächenschicht 3 war die Kathoden-Stromdichte in einem Elektro- Metallisier- (Galvanisier-) Verfahren auf 10 A/dm² eingestellt.

Wie in den Fig. 34 und 35 deutlich gezeigt wird, umfaßt die Oberflächenschicht 3 eine Matrix H, welche die Gleit-Oberfläche 3a bildet, und in der Matrix H sind dichte Bereiche J verteilt. Die Matrix H umfaßt eine Ansammlung von pyramidenförmigen Erhebungen, z. B. quadratische, pyramidenförmige Kristalle 5 in der dargestellten Ausführungsform, wobei ein Scheitelpunkt a1 zu der Gleit-Oberfläche 3a gerichtet ist. Die quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 5 bilden ein Spitzen-Ende eines säulenförmigen Kristalls 4, der sich von der Unterlage-Schicht 2 ₂ erstreckt. Auf einer Oberfläche des dichten Bereichs J sind sich radial erstreckende, pyramidenförmige Erhebungen vorgesehen, z. B. quadratische, pyramidenförmige Kristalle 5 ₄ in der dargestellten Ausführungsform, wobei der Bereich eine Deformation der Spitzen-Enden der säulenförmigen Kristalle 4 ist. Die prozentuale Fläche A₁ der dichten Bereiche J in der Matrix H liegt bevorzugter Weise in dem Bereich 5% A₁ 50%, und A₁ ist in dem Beispiel in Fig. 34 gleich 50%.

Der Orientierungsindex Oe des Pb-Legierungskristalls, der die Matrix H bildet, ist in den (200) und (400) Ebenen und somit in einer (h00) Ebene 100%, wie in der ersten Ausführungsform, und daher hat der Pb-Legierungskristall eine in jeder der Richtungen von Kristallachsen a, b und c orientierte Kristallfläche, d. h. eine (h00) Ebene.

Jede der Fig. 36 und 37 ist eine Mikroskop-Aufnahme (1000fache Vergrößerung), welche eine Kristallstruktur einer Pb-Legierung in einer anderen Gleit-Oberfläche 3a zeigt. In Fig. 36 ist die prozentuale Fläche A₁ der dichten Bereiche J in der Gleitfläche 3a gleich 10% (A₁= 10%) und in Fig. 37 ist die prozentuale Fläche A₁ der dichten Bereiche J in der Gleit-Oberfläche 3a gleich 30% (A₁=30%).

Fig. 38 ist eine Mikroskop-Aufnahme (5000fache Vergrößerung), welche eine Kristallstruktur einer Pb-Legierung in einer weiteren Gleit-Oberfläche 3a zeigt. Die gesamte Gleitoberfläche 3a wird von dichten Bereichen J gebildet. Daher ist die prozentuale Fläche A₁ der dichten Bereiche J in der Gleit-Oberfläche 3a gleich 10% (A₁ ist 10%).

Tabelle 9 zeigt einen Vergleich von verschiedenen Gleitlagern (27) bis (30), (17) und (18) bezüglich der Zusammensetzung der Oberflächenschicht, des Orientierungsindex Oe in der (h00) Ebene, der Matrix H, der Kristallform und dgl.

Tabelle 9

Das Gleitlager (27), umfaßt, als Beispiel der vorliegenden Erfindung, den in Fig. 36 gezeigten Pb-Legierungs-Bereich; das Gleitlager (28) umfaßt, als Beispiel der vorliegenden Erfindung, den in Fig. 37 gezeigten Pb-Legierungs-Bereich; das Gleitlager (29) umfaßt, als Beispiel der vorliegenden Erfindung, den in Fig. 34 gezeigten Pb-Legierungs-Bereich; und das Gleitlager (30) umfaßt, als Beispiel der vorliegenden Erfindung, den in Fig. 38 gezeigten Pb-Legierungs-Bereich. Wie man aus Tabelle 9 erkennt, wird die Anzahl der erzeugten dichten Bereiche J erhöht, wenn die Kathoden-Stromdichte erhöht wird.

Fig. 39 stellt die Ergebnisse eines Festfreß-Tests für die Gleitlager (27) bis (30) als die Beispiele der vorliegenden Erfindung und die Gleitlager (17) und (18) als Vergleichsbeispiele dar.

Der Festfreß-Test wurde ausgeführt, indem jedes der Gleitlager in Gleitkontakt mit einem Drehschaft gebracht wurde und die an das Gleitlager angelegte Belastung allmählich erhöht wurde. Fig. 39 stellt den Oberflächendruck dar, bei dem das Festfressen der Oberflächenschicht von jedem der Gleitlager erzeugt wurde.

Die Testbedingungen waren wie folgt: das für einen Drehschaft verwendete Material war ein nitriertes JIS S48C-Material; die Drehzahl des Drehschafts war 6000 U/min; die Ölversorgungstemperatur war 120°C; der Ölversorgungsdruck war 3 kg/cm² und die angelegte Belastung war 1 kg/sec.

Wie man aus Fig. 39 erkennt, weisen die Gleitlager (27) bis (30), als die Beispiele der vorliegenden Erfindung, im Vergleich mit den Gleitlagern (17) und (18), als Vergleichsbeispiele, alle einen hervorragenden Widerstand gegen das Festfressen auf. Dies kommt daher, daß in jedem der Gleitlager (27) bis (30) die Oberfläche der Gleit-Oberfläche 3a vergrößert ist, so daß die Oberflächenschicht 3 eine ausreichende Eigenschaft Öl zurückzuhalten aufweist, da die Matrix H der Gleit-Oberfläche 3a von den quadratischen, pyramidenförmigen Kristallen 5 und den dichten Bereichen J gebildet ist, und an der Oberfläche derselben die quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 5₄ vorgesehen sind. Wenn jedoch die prozentuale Fläche A₁ der dichten Bereiche J kleiner ist als 5% (A₁<5%), wird der Oberflächen- Vergrößerungs-Effekt für die Gleit-Oberfläche 3a verringert. Wenn jedoch A₁ größer als 50% ist, können die dichten Bereiche J ineinanderwachsen und daher wird eine prozentuale Fläche A₁, mit einem solchen Wert nicht bevorzugt, um die Festigkeit der Oberflächenschicht 3 beizubehalten. Selbst bei dem Gleitlager (30) als dem Beispiel der vorliegenden Erfindung kann der Effekt, die Eigenschaft der Oberflächenschicht 3 Öl zurückzuhalten zu verbessern, durch die dichten Bereiche J ebenfalls vorgesehen werden. Wenn jedoch die Matrix ein körniger Kristall aus einer Pb-Legierung ist und die dichten Bereiche J darin verteilt sind, kann der Effekt, die Eigenschaft der Oberflächenschicht 3, Öl zurückzuhalten zu verbessern, erreicht werden, wenn die prozentuale Fläche A₁ der dichten Bereiche kleiner als 5% ist (A₁<5%).

Die vorliegende Erfindung umfaßt ebenso ein Gleitlager, in welchem eine Matrix H nur stumpfe, quadratische, pyramidenförmige Kristalle (stumpfe, pyramidenförmige Erhebungen) 6 umfaßt, welche eine obere Grundfläche 7 aufweisen, die zu der Gleit-Oberfläche 3a gerichtet ist, wie in Fig. 8 dargestellt, sowie ferner wie ein Gleitlager, in welchem eine Matrix H quadratische, pyramidenförmige Kristalle 5 und stumpfe, quadratische, pyramidenförmige Kristalle 6 umfaßt, wie in Fig. 40 dargestellt. Zusätzlich umfaßt die vorliegende Erfindung ein Gleitlager, in welchem der dichte Bereich J nur einen stumpfen, quadratischen, pyramidenförmigen Kristall (stumpfe, pyramidenförmige Erhebung) auf seiner Oberfläche aufweist, ebenso wie ein Gleitlager, in welchem der dichte Bereich J quadratische, pyramidenförmige Kristalle 54 und einen stumpfen, quadratischen, pyramidenförmigen Kristall 6 auf seiner Oberfläche aufweist, wie in Fig. 40 dargestellt.

Ferner umfaßt die vorliegende Erfindung ebenso ein Gleitlager, in welchem ein komplexer Bereich, der eine Matrix H und dichte Bereiche J umfaßt, einen Bereich eines Gleitlagers 3a bildet, d. h. der komplexe Bereich liegt in einem verteilten Zustand vor. In diesem Fall wird die prozentuale Fläche A₃ des komplexen Bereiches in der Gleit-Oberfläche 3a in einem Bereich von A₃ 50% eingestellt. Zusätzlich ist, wie in der ersten Ausführungsform, der Neigungswinkel R eines quadratischen, pyramidenförmigen Kristalls 5 und eines stumpfen, quadratischen, pyramidenförmigen Kristalls 6 in der Matrix H in einem Bereich von 0° R 30° eingestellt.

Die Fig. 41 bis 44 stellen eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.

Fig. 41 ist eine Elektronenmikroskop-Aufnahme (10 000fache Vergrößerung), welche eine Kristallstruktur einer Pb-Legierung in einer Gleit-Oberfläche 3a einer Oberflächenschicht 3 zeigt. Die Gleit-Oberfläche 3a wurde gebildet, indem eine abgelagerte Schicht, welche eine Struktur aufweist, die gleich der in den Fig. 3 und 5 bis 7 ist, einem Elektro-Ätzverfahren ausgesetzt wurde. In diesem Elektro-Ätzverfahren wird als Ätzlösung eine wäßrige Lösung von 20 bis 100 g Bor-Fluor-Säure pro Liter Wasser verwendet, und die abgelagerte Schicht wird an die Plus-Seite (Anode,+) angeschlossen. Die Oberflächenschicht 3 weist eine Mehrzahl von winkelförmigen Erhebungen 13 auf, welche die Gleit-Oberfläche 3a bilden, was ebenso durch die Fig. 42 gezeigt wird. Die winkelförmige Erhebung 13 wird in einer im wesentlichen Stern-ähnlichen Form gebildet, welche eine Mehrzahl (z. B. vier in der dargestellten Ausführungsform) von Rückenlinien-Bereichen f3 aufweist, welche sich von einem Scheitelpunkt f1 zu einem Grundbereich f2 erstrecken, wobei eine Schräge zwischen zwei nebeneinanderliegenden Rückenlinien-Bereichen f3 mit einer Vertiefung versehen ist. In diesem Beispiel ist die prozentuale Fläche A₄ der winkelförmigen Erhebungen 13 in der Gleit-Oberfläche 3a 100% (A₄=100%).

Eine derartige Form wird aus folgendem Grund erhalten: In den quadratischen, pyramidenförmigen Kristallen 5 ist die Konzentration der Legierungselemente (Cu, Sn) in jedem der Rückenlinien-Bereiche 14 höher als diejenige in den Schrägen 8 zwischen nebeneinanderliegenden Rückenlinien-Bereichen 14. Eine derartige Konzentrationsverteilung von Legierungselementen wird aufgrund der Tatsache erhalten, daß die Stromdichte aufgrund eines Kanten-Effekts, der bei der Galvanisierung auftritt, in jedem der Rückenlinien-Bereich 14 höher ist als diejenige in jeder der Schrägen 8.

Als Folge daraus wird die metallographische Struktur in jedem der Rückenlinien-Bereiche 14 dichter, was zu einer erhöhten Härte der Rückenlinien-Bereiche führt. Daher ist in dem Elektro-Ätzverfahren der Betrag der Ablösung von jedem der Rückenlinien-Bereiche äußerst klein, während der Betrag der Ablösung der Schrägen 8 groß ist, wodurch die Schräge 8 mit einer Vertiefung versehen wird. Somit wird in der winkelförmigen Erhebung 13 die Härte des Scheitelpunkts f1 und der Rückenlinien-Bereiche f3 höher als die der Schräge f4.

Wenn die Gleit-Oberfläche a3 von einer Mehrzahl der oben beschriebenen winkelförmigen Erhebungen 13 gebildet wird, kann eine geeignete Härte des Scheitelpunkts F1 von jeder der winkelförmigen-Erhebungen 13 erhalten werden, und überdies kann der Scheitelpunkt f1 bevorzugterweise nur gering abgenutzt werden, wodurch eine verbesserte Anfangspassung der Oberflächenschicht 3 vorgesehen wird. Zusätzlich wird aufgrund dessen, daß jede winkelförmige Erhebung 13 eine im wesentlichen Stern-ähnliche Form mit mit Vertiefungen versehenen Schrägen f4 aufweist, die Oberfläche der Gleit-Oberfläche 3a erhöht, wodurch der Oberflächenschicht 3 eine ausreichende Eigenschaft Öl zurückzuhalten gegeben wird.

Wenn die bevorzugte Abnutzung des Scheitelpunkts f1 in einer Anfangsphase der Gleitbewegung vollendet ist und eine ebene Fläche (welche einer oberen Grundfläche einer stumpfen, quadratischen Pyramide entspricht) gebildet ist, ist zwischen einer derartigen ebenen Fläche und einem Gegenelement immer ein Ölfilm vorhanden, und somit wird die Gleit-Oberfläche 3a danach äußerst langsam abgenutzt.

Fig. 43 stellt eine Beziehung zwischen der prozentualen Fläche A₄ der winkelförmigen Erhebungen in der Gleit-Oberfläche und dem Oberflächendruck, bei dem das Festfressen erzeugt wird, für die Oberflächenschichten von verschiedenen Gleitlagern dar. In Fig. 43 entspricht die Gleit-Oberfläche mit einer prozentualen Fläche A₄=100% (A₄=100%) der Gleit-Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung, welche in Fig. 41 gezeigt ist, und die Gleit-Oberfläche mit einer prozentualen Fläche A₄=0% (A₄=0%) entspricht der Gleit-Oberfläche beim Stand der Technik, welcher in den Fig. 14 und 15 gezeigt ist. Die Gleit-Oberfläche mit einer prozentualen Fläche A₄, die kleiner als 100% ist (A₄<100%) umfaßt zusätzlich zu der winkelförmigen Erhebung 13 einen quadratischen, pyramidenförmigen Kristall 5, einen körnigen Kristall und dgl.

Der Festfreß-Test wurde ausgeführt, indem jedes der Gleitlager in Gleitkontakt mit einem Drehschaft gebracht wurde und die an das Gleitlager angelegte Belastung erhöht wurde. Die in Fig. 43 gezeigten Werte wurden bestimmt, wenn ein Festfressen der Oberflächenschicht des Gleitlagers erzeugt wurde.

Die Testbedingungen waren wie folgt: das für einen Drehschaft verwendete Material war ein nitriertes JIS S48C-Material; die Drehzahl des Drehschafts war 6000 U/min; die Ölversorgungstemperatur war 120°C; der Ölversorgungsdruck war 3 kg/cm₂; und die angelegte Belastung war 1 kg/sec.

Wie man in Fig. 43 erkennt, wird der Widerstand der Oberflächenschicht gegen das Festfressen erhöht, wenn die prozentuale Fläche A₄ der winkelförmigen Erhebungen 13 erhöht wird. Das ist signifikant, wenn die prozentuale Fläche A₄ 50% ist. Die prozentuale Fläche A₄ der winkelförmigen Erhebungen 13 ist bevorzugterweise in einem Bereich von A₄ 80%.

Fig. 44 stellt eine Oberflächenschicht 3 dar, welche hergestellt wurde, indem die abgelagerte Schicht, welche eine Struktur gleich der Fig. 18 gezeigten Struktur aufweist, einem Elektro-Ätzverfahren unterzogen wurde. In diesem Fall wird eine Gleit-Oberfläche 3a aus winkelförmigen Erhebungen 15 gebildet, wovon jede einen flachen Scheitel f5 aufweist. Eine Gleitcharakteristik, die gleich der oben beschriebenen ist, kann selbst bei Gleit-Oberflächen 3a erhalten werden, welche winkelförmige Erhebungen 15 mit einem flachen Scheitel, oder eine kombinierte Struktur, welche winkelförmige Erhebungen 15 mit einem flachen Scheitel und winkelförmige Erhebungen 13 des oben beschriebenen Typs umfaßt, aufweist. In diesem Fall wird wenigstens ein Bereich der Gleit-Oberfläche 3a von den flachen Scheiteln f5 der winkelförmigen Erhebungen 15 gebildet, wodurch sichergestellt ist, daß ab einer Anfangsphase der Gleitbewegung zwischen einem Gegenelement und den Scheiteln f5 ein Ölfilm gebildet werden kann, wodurch eine verbesserte Anfangspassung und eine Stabilisierung vorgesehen wird.

Die vorliegende Erfindung umfaßt ebenso ein Gleitlager, welches winkelförmige Erhebungen 15 oder sowohl winkelförmige Erhebungen 13 als auch 15 aufweist, welche einen Bereich der Gleit-Oberfläche 3a bilden. In diesem Fall liegt die prozentuale Fläche A₄ der winkelförmigen Erhebungen 13 oder dgl. in der Gleit-Oberfläche 3a wünschenswerterweise in einem Bereich von A₄ 50%. Der Neigungswinkel der winkelförmigen Erhebungen 13, 15 und somit der quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 5 und der stumpfen, quadratischen, pyramidenförmigen Kristalle 6 ist derart eingestellt, daß, wie in der ersten Ausführungsform, 0° R 30° ist.

Obwohl die Oberflächenschicht 3 in den oben beschriebenen Ausführungsformen in dem Elektro-Metallisier-(Galvanisier-) Verfahren hergestellt worden ist, können andere Verfahren zum Herstellen von Oberflächenschichten, wie z. B. Verfahren, die eine Gasphase verwenden, z. B. PVD, Ionen-Plattierung, CVD, Abtragen (Sputtern) etc., verwendet werden. Zum Herstellen von pyramidenförmigen Erhebungen 5 oder dgl. auf der Gleitoberfläche 3a ist es möglich, Ätzprozesse, wie z. B. chemisches Ätzen, Elektro-Ätzen, Gasphasen-Ätzen (Beschußbehandlung), Umwandel-Prozesse (Transferring) und Bearbeitungs-Prozesse, wie z. B. das Einschneiden (Cutting), zu verwenden.

Es ist selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf Gleitlager eingeschränkt ist, sondern ebenso für andere Gleitelemente angewendet werden kann.

Claims (19)

1. Gleitelement, umfassend eine Oberflächenschicht mit einer Gleit-Oberfläche für ein Gegenelement, worin

• - die Oberflächenschicht eine Mehrzahl von pyramiden­ förmigen Erhebungen aufweist, die aus einer sich entlang der Gleit-Oberfläche erstreckenden, fiktiven Ebene herausragen, und dadurch die Gleit-Oberfläche festlegen;
• - eine durch die pyramidenförmigen Erhebungen in der Gleitoberfläche besetzte prozentuale Fläche A größer oder gleich 50% ist (A 50%); und worin,
• - wenn ein Neigungswinkel, der durch eine gerade, durch einen Scheitelpunkt und einen zentralen Bereich der Grundfläche der pyramidenförmigen Erhebung laufende Linie in bezug auf eine orthogonal zu der fiktiven Ebene stehenden Bezugslinie gebildet ist, durch R dargestellt wird, der Neigungswinkel R der pyramidenförmigen Erhe­ bung in einem Bereich von 0° R 30° liegt.

2. Gleitelement, umfassend eine Oberflächenschicht mit einer Gleit-Oberfläche für ein Gegenelement, worin

• - die Oberflächenschicht eine Mehrzahl von stumpfen, pyramidenförmigen Erhebungen aufweist, die aus einer sich entlang der Gleit-Oberfläche erstreckenden, fiktiven Ebene herausragen, und dadurch die Gleit-Oberfläche festlegen;
• - eine durch die stumpfen, pyramidenförmigen Erhebungen in der Gleit-Oberfläche besetzte prozentuale Fläche A größer oder gleich 50% ist (A 50%); und worin,
• - wenn ein Neigungswinkel, der durch eine gerade, durch zentrale Bereiche von oberen und unteren Grundflächen der stumpfen, pyramidenförmigen Erhebung durchgehende Linie mit Bezug auf eine orthogonal zu der fiktiven Ebene stehende Bezugs-Linie gebildet ist, durch R dargestellt ist, der Neigungswinkel R der stumpfen, pyramidenförmigen Erhebungen in einem Bereich von 0° R 30° liegt.

3. Gleitelement, umfassend eine Oberflächenschicht mit einer Gleit-Oberfläche für ein Gegenelement, worin

• - die Oberflächenschicht eine Mehrzahl von pyramidenförmi­ gen Erhebungen und eine Mehrzahl von stumpfen, pyramiden­ förmigen Erhebungen aufweist, welche beide aus einer sich entlang der Gleit-Oberfläche erstreckenden, fiktiven Ebene herausragen, und dadurch die Gleit-Oberfläche festlegen;
• - eine in der Gleitoberfläche durch die pyramidenförmigen und stumpfen, pyramidenförmigen Erhebungen besetzte, prozentuale Fläche A größer oder gleich 50% ist (A 50%); und worin,
• - wenn ein Neigungswinkel, der durch eine gerade, durch einen Scheitelpunkt und einen zentralen Bereich einer Grundfläche der pyramidenförmigen Erhebung durchgehende Linie und eine gerade, durch einen zentralen Bereich von oberen und unteren Grundflächen der stumpfen, pyramiden­ förmigen Erhebungen durchgehende Linie mit Bezug auf eine orthogonal zu der fiktiven Ebene stehende Bezugslinie ge­ bildet ist, durch R dargestellt wird, der Neigungswinkel R der pyramidenförmigen Erhebung und der stumpfen, pyramidenförmigen Erhebung in einem Bereich von 0° R 30° liegt.

4. Gleitelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin die Erhe­ bung einen Vorsprung um eine Grundfläche derselben aufweist, derart, daß Öl kurzzeitig zurückgehalten werden kann.

5. Gleitelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin nebenein­ anderliegende Erhebungen durch ein Sperrstück miteinander verbunden sind, welches dazu dient, daß zwischen den nebenein­ anderliegenden Erhebungen Öl kurzzeitig zurückgehalten werden kann.

6. Gleitelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin eine von nebeneinanderliegenden Erhöhungen in eine andere der Erhöhun­ gen eingreift.

7. Gleitelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin jede der Erhebungen ein Spitzen-Ende eines säulenartigen Kristalls bildet und einer von nebeneinanderliegenden, säulenartigen Kristallen in einen anderen der Kristalle eingreift.

8. Gleitelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin die Erhe­ bungen zusammengelagert sind, um eine Matrix zu bilden, welche eine Mehrzahl von in der Matrix verbreiteten dichten Bereichen umfaßt, wobei die dichten Bereiche wenigstens eine der pyrami­ denförmigen Erhebungen und der stumpfen, pyramidenförmigen Erhebungen aufweisen, welche im wesentlichen radial aus einer Oberfläche des dichten Bereichs herausragen.

9. Gleitelement nach Anspruch 8, worin die von den dichten Bereichen in der Matrix besetzte prozentuale Fläche A₁ in einem Bereich von 5% A₁ 50% liegt.

10. Gleitelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin die Erhe­ bung in einer Stern-ähnlichen Form gebildet ist, welche eine Mehrzahl von Rückenlinien-Bereichen aufweist, die sich von einem Scheitelpunkt in Richtung des Grundabschnitts der Erhe­ bung erstrecken, wobei Schrägen zwischen nebeneinanderliegen­ den Rückenlinien-Bereichen mit Vertiefungen versehen sind.

11. Gleitelement, welches eine Oberflächenschicht umfaßt, die eine Gleit-Oberfläche für ein Gegenelement aufweist, worin die Oberflächenschicht eine Mehrzahl von pyramidenförmigen Erhe­ bungen, wobei jede einen in Richtung der Gleit-Oberfläche gerichteten Scheitelpunkt aufweist, oder/und eine Mehrzahl von stumpfen, pyramidenförmigen Erhebungen, wobei jede eine obere Grundfläche umfaßt, die zu der Gleitoberfläche so gerichtet ist, daß sie die Gleitoberfläche festlegt, wobei die Erhebung mit um ihre Grundbereiche angeordneten, Vorsprüngen versehen ist, derart daß Öl kurzzeitig zurückgehalten werden kann.

12. Gleitelement, welches eine Oberflächenschicht umfaßt, die eine Gleit-Oberfläche für ein Gegenelement aufweist, worin die Oberflächenschicht eine Mehrzahl von pyramidenförmi­ gen Erhebungen aufweist, wovon jede einen in Richtung der Gleit-Oberfläche gerichteten Scheitelpunkt aufweist, oder/und eine Mehrzahl von stumpfen, pyramidenförmigen Erhebungen, wovon jede eine obere Grundfläche aufweist, die zur Gleit- Oberfläche so gerichtet ist, daß sie die Gleit-Oberfläche festlegt, wobei nebeneinanderliegende Erhebungen durch ein Sperrstück miteinander verbunden sind, derart daß Öl kurzzei­ tig zwischen diesen Erhebungen zurückgehalten werden kann.

13. Gleitelement, welches eine Oberflächenschicht umfaßt, die eine Gleit-Oberfläche für ein Gegenelement aufweist, worin die Oberflächenschicht eine Mehrzahl von pyramidenförmi­ gen Erhebungen oder/und eine Mehrzahl von stumpfen, pyramiden­ förmigen Erhebungen aufweist, welche die Gleit-Oberfläche festlegen, wobei eine von nebeneinanderliegenden Erhebungen in eine andere der Erhebungen eingreift.

14. Gleitelement, welches ein Grundelement und eine Oberflä­ chenschicht umfaßt, welche aus einer Legierung hergestellt ist und auf dem Grundelement ausgebildet ist und eine Gleit-Ober­ fläche für ein Gegenelement aufweist, worin die Oberflächen­ schicht eine Mehrzahl von säulenartigen Kristallen aufweist, welche sich von einer Seite des Grundelements erstrecken, wobei einer von nebeneinanderliegenden, säulenförmigen Kri­ stallen in einen anderen der Kristalle eingreift.

15. Gleitelement, welches eine Oberflächenschicht umfaßt, die eine Gleit-Oberfläche für ein Gegenelement aufweist, worin die Oberflächenschicht eine Mehrzahl von dichten Berei­ chen aufweist, wobei jeder im wesentlichen radial hervorste­ hende, pyramidenförmige Erhebungen oder/und stumpfe, pyrami­ denförmige Erhebungen auf einer Oberfläche desselben umfaßt, welche die Gleit-Oberfläche festlegen, wobei eine in der Gleitoberfläche mit den dichten Bereichen besetzte prozentuale Fläche A₁ in einem Bereich A₁ 5% eingestellt ist.

16. Gleitelement, welches eine Oberflächenschicht umfaßt, die eine Gleit-Oberfläche für ein Gegenelement aufweist, worin

• - die Oberflächenschicht eine Matrix aufweist, welche die Gleitoberfläche festlegt, und dichte Bereiche in der Matrix verteilt sind,
• - die Matrix aus einer Anhäufung von pyramidenförmigen Erhe­ bungen oder/und stumpfen, pyramidenförmigen Erhebungen gebil­ det ist, und
• - der dichte Bereich im wesentlichen radial hervorragende, pyramidenförmige Erhebungen oder/und stumpfe, pyramidenförmige Erhebungen auf seiner Oberfläche aufweist.

17. Gleitelement nach Anspruch 16, worin eine in der Matrix mit den massiven Bereichen besetzte, prozentuale Fläche A₁ im Bereich von 5% A₁ 50% eingestellt ist.

18. Gleitelement, welches eine Oberflächenschicht umfaßt, die eine Gleit-Oberfläche für ein Gegenelement aufweist, worin die Oberflächenschicht eine Mehrzahl von winkelförmigen Erhebungen aufweist, welche die Gleit-Oberfläche festlegen, wobei die winkelförmigen Erhebungen in einer im wesentlichen Stern-ähnlichen Form ausgebildet sind, welche eine Mehrzahl von Rücklinien-Bereichen aufweist, die sich von einem Schei­ telpunkt zu einer Grundfläche der winkelförmigen Erhebung er­ strecken, wobei Schrägen zwischen nebeneinanderliegenden Rückenlinien-Bereichen mit Vertiefungen versehen sind.

19. Gleitelement nach Anspruch 18, worin eine in der Gleit-Oberfläche mit den winkelförmigen Erhebungen besetzte, prozentuale Fläche A₄ in einem Bereich von A₄ 50% liegt.