DE69307321T2 - Lager - Google Patents

Lager

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Description

    Technisches Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung befaßt sich mit Lagern, insbesondere mit Gleitkontaktiagern von Flugzeug-Fahrwerken, mit Komponenten aus Titan, mit gegenseitigem Gleitkontakt der Oberflächen.
  • Titan wird bei der Konstruktion von Flugzeugen wegen seines im Vergleich mit Stahl leichtem Gewichtes verwendet, wenn aber Titan für Lager, insbesondere für die Zapfenlager von Lande- Fahrwerken, die starken Schocks bzw. Stoßbelastungen ausgesetzt sind, verwendet wird, so kann sich das Problem der Klemmung bzw. des Fressens zwischen den aneinandergleitenden Titanoberflächen ergeben. Zur Beseitigung dieses Problems ist in US-A-4848934 vorgeschlagen worden, das eine Titan-Lagerteil mit Chromoxid zu beschichten und das andere Lagerteil aus Kupfer zu fertigen. Obwohl Chromoxid brüchig ist, erscheint dies als zufriedenstellend, sofern die mit der Chromoxidoberfläche zusammenarbeitende Oberfläche aus Kupfer oder Kupferlegierung besteht.
  • Ferner sind Beschichtungen der Titanoberfläche oder Titanlegierung mit Nickel oder Fluorkohlenwasserstoff-Polymer, bekannt aus JP-A-1158217, FR-A-2218797 und US-A-484612, und eine Chromplattierung ist bekannt aus JP-A-61000596.
    • Erläuterung der Erfindung
  • Gemäß der Erfindung ist ein Gleitkontakt-Lager mit zwei Lagerteilen aus Titan oder einer Titanlegierung mit auf bzw. an aneinandergleitenden Oberflächen dadurch gekennzeichnet, daß eine erste der besagten Oberflächen - d. h. daß die eine Oberfläche chrombeschichtet ist und die andere Oberfläche mit Nickel und einem Fluorkarbon-Polymer beschichtet ist.
  • Das Nickel wird vorzugsweise aufgebracht durch einen stromlosen, also nicht galvanischen Plattierungs- oder Beschichtungsprozeß und liefert ein hohes Niveau von Verschleiß- und Korrosionswiderstand. Das Fluorkohlenwasserstoff-Polymer wird so auf die Metalloberfläche aufgebracht, daß es eine permanente Schmierung zwischen den beiden Oberflächen bildet. Eine geeignete Nickel- Fluorkohlenwasserstoff-Polymer-Beschichtung ist erhältlich bei der General Magnaplate Corporation unter deren Handelsmarke "NEDOX".
  • Vergleichstests haben ergeben, daß ein Lager gemäß der Erfindung gute Lagereigenschaften und hohe Betriebsdauer im Vergleich mit konventionellen Lagern mit einem chromplattierten Stahl- Lagerteil in gleitendem Kontakt mit einem Aluminiumbronze- Lagerteil und überlegene Lagereigenschaften im Vergleich mit Lagern aus chrombeschichteten oder chromoxid- oder bronzebeschichteten Lageroberflächen bietet. Ferner haben Lager gemäß der Erfindung den Vorteil, daß sie die Reibung zwischen den Lager-Oberflächen begrenzen, dank der Wirkung des verwendeten Fluorkohlenwasserstoff-Polymers.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Figur 1 ist ein Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Zapfenlager für ein Flugzeug-Landungs-Fahrwerk, und
  • Figur 2 zeigt als Diagramm die Reibung eines erfindungsgemäßen Lagers gemäß Figur 1 im Vergleich mit einem ähnlichen Lager, bei welchem die äußere Laufbahn Aluminiumbronze und das innere kugelförmige Lagerteil aus chromplattiertem Stahl besteht, jeweils aufgetragen über der Betriebsdauer.
    • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • Das Zapfenlager für ein Flugzeug-Fahrwerk gemäß Figur 1 weist auf ein äußeres, ringförmiges Lagerteil 1, mit einer kugeligen Lager- bzw. Gleitfläche 2 an seinem inneren Umfang und ein inneres, ringförmiges Lagerteil 3, angeordnet innerhalb des äußeren Lagerteils, mit einer entsprechend kugeligen Lagerfläche 4 an seinem Außenumfang zur Zusammenarbeit mit der Lagerfläche 2 des äußeren Lagerteils 1, zur Drehbewegung gegeneinander bei Gleitkontakt zwischen den beiden Lagerteilen 1, 3. Der äußere Lagerring 1 ist vorgesehen zur Verbindung mit einem Teil eines Flugzeuglandungs-Fahrwerks, und der innere Lagerteil ist versehen mit einer Bohrung 5 zur Aufnahme des Drehzapfens an dem Bein oder der Stütze des entsprechenden Flugzeug-Fahrwerks.
  • Die beiden Lagerteile 1 und 3 sind geformt bzw. bestehen aus Titan oder Titanlegierung; und zur Vermeidung des Fressens der beiden zusammenarbeitenden Lagerflächen ist die Lagerfläche 2 des äußeren Lagerteils 1 mit Chrom plattiert bzw. beschichtet, und die äußere Lagerfläche 4 des inneren Lagerteils 3 ist beschichtet mit Nickel und Fluorkohlenwasserstoff-Polymer. Das Nickel ist aufgebracht durch einen stromlosen Beschichtungsprozeß und das Fluorkohlenwasserstoff-Polymer ist nachfolgend durch Infusion (Ein- oder Aufschmelzen) in die Poren der Beschichtung eingebracht und die Beschichtung ist hitzebehandelt zur Schaffung einer glatten Oberfläche. Diese Nickel/Polymerbeschichtung ist typischerweise diejenige, die geliefert wird durch General Magnata Corporation unter deren Handelsmarke "NEDOX". Vorzugsweise hat die Beschichtung eine Dicke von 0,025 bis 0,041 mm und eine Härte im Bereich von 750-1000 VPN (Vickers-Pyramidale Härtegrade)
  • Für Vergleichzwecke wurden das vorstehend beschriebene Lager und ein ähnliches Standard-Lager mit einem äußeren Lagerteil 1 aus chromplattiertem Stahl und einem inneren Lagerteil 3 aus Aluminiumbronze fortlaufenden simulierten Flugtests mit einer Maximalbelastung von 214 KN ausgesetzt. In beiden Fällen waren die zusammenarbeitenden Oberflächen der Lager in gutem Zustand nach 30000 Flugtests, und sie waren bei dem Lager gemäß der Erfindung immer noch in gutem Zustand nach 60000 Flugtests, zeigten aber leichten Verschleiß bei dem Standardlager mit Aluminiumbronze und stahl/chrombeschichteten Lagerteilen. Ferner wurde die Reibung zwischen den zusammenarbeitenden Oberflächen beider Lager in regelmäßigen Interwallen gemessen und die in Figur 2 gezeigten Resultate erhalten, die gezeigten Reibungseinheiten sind dimensionslos skalierte Reibungskoeffizienteinheiten, verwendet zur Erleichterung des Vergleichs. Dies zeigt klar, daß die Reibung des Lagers gemäß der Erfindung (Kurve A) ansteigt auf ein maximales Niveau nach 200 Flugtests und dann im wesentlichen konstant bleibt, während die Reibung bei dem Standard-Lager (Kurve B) weiterhin kontinuierlich ansteigt über diesen Wert und das maximale Reibungsniveau gemäß der Erfindung übersteigt.
  • Andere Testserien wurden durchgeführt mit kleineren Lagern, wobei das äußere Lagerteil aus Chrom, beschichtet mit Titan (an der Lagerfläche) , das innere Lagerteil aus Titan mit unterschiedlichen Oberflächenbehandlungen bestand. In jedem Fall wurde eine Testbelastung von 69 mPa angewendet, und das innere Lagerteil wurde nach vorwärts und nach rückwärts rotiert über einen Winkel von 500 bei einer Frequenz von 0,25 Hz. Die relative Distanz des Gleitens zwischen den beiden Teilen 1 und 3 war 25 mm bei jedem Zyklus. Die durch den Verschleiß zwischen den zusammenarbeitenden Oberflächen bestimmte Lebensdauer der Lager wurde wie folgt geschätzt:
  • Diese Resultate zeigen klar die überlegene Lebensdauer bei Verwendung einer "NEDOX"-Oberflächen-Finish-Behandlung im Vergleich mit anderen Oberflächen.

Claims (6)

1.
Ein Gleit-(Kontakt-)lager mit zwei Lagerteilen, bestehend aus Titan oder einer Titanlegierung mit kooperierenden gleitenden Oberflächen, wobei die eine der beiden Gleitflächen mit Chrom beschichtet und die andere mit Nickel und Fluor-Kautschuk- Elastomer beschichtet sind.
2.
Ein Lager nach Anspruch 1, wobei die Nickelbeschichtung durch einen stromlosen, also nicht galvanischen Beschichtungsprozeß aufgebracht ist.
3.
Ein Lager nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Fluorkohlenwasserstoff infusiert bzw. eingeschmolzen ist in die Poren der Nickelbeschichtung.
4.
Ein Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung eine Härte von 750-1000 VPN (Vickers Pyramidale Härtegrade) hat.
5.
Ein Flugzeugfahrwerk-Zapfenlager, mit zwei Lagerteilen gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Lagerteil ein äußerer ringförmiger Tragring ist und der andere Lagerteil ein innerer ringförmiger Lagerteil, angeordnet innerhalb des äußeren Lagerrings, wobei die beiden zusammenarbeitenden Gleitflächen gemäß einer Kugel, also sphärisch geformt sind.
6.
Ein Lager nach Anspruch 5, wobei die Gleitfläche des äußeren Lagerteils mit Chrom beschichtet und die Gleitfläche des inneren Lagerteils mit Nickel und Fluorkohlenwasserstoff-Polymer beschichtet sind.
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