DE69919288T2

DE69919288T2 - Reibungsarme Gleitkörper mit Fettschmierung niedrigem Reibungskoeffizienten und verbesserter Lebensdauer

Info

Publication number: DE69919288T2
Application number: DE69919288T
Authority: DE
Inventors: Etienne Georges; Daniel Tourneux
Original assignee: Centre Stephanois de Recherches Mecaniques Hydromecanique et Frottement SA
Current assignee: Centre Stephanois de Recherches Mecaniques Hydromecanique et Frottement SA
Priority date: 1998-09-16
Filing date: 1999-09-14
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2019-09-15
Also published as: DK0987456T3; PL193355B1; PL335435A1; CZ295336B6; CZ9903163A3; JP2000097231A; EP0987456B1; TW412623B; KR100380530B1; CA2282001A1; FR2783291B1; FR2783291A1; PT987456E; AR020450A1; US6241393B1; EP0987456A1; DE69919288D1; CA2282001C; JP3525411B2; SG78392A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft mechanische Bauteile mit Schmierung. Genauer gesagt, bezieht sich die Erfindung auf mechanische Bauteile mit Schmierung, welche mittels Gleitreibung eine Führungsfunktion in bezug auf Translation oder Rotation, kontinuierlicher oder (ab-)wechselnder Bewegung gewährleisten und welche dazu ausgelegt sind, wirkungsvoll auf die Anforderungen in zahlreichen Industriebereichen in bezug auf die Vereinfachung des Schmierens bzw. Fettens und auf die Verringerung des Wartungsintervalls zu antworten.
Man kennt Vorrichtungen mit Fettschmierung, bei denen es dank zur Abdichtung geeigneter Mittel möglich ist, ein mechanisches Teil gegen ein anderes, zweites mechanisches Teil sogar unter sehr starker mechanischer Belastung mit einem sehr niedrigen Reibungskoeffizienten reiben zu lassen: Beispiele hierzu sind in der Veröffentlichung "Theorie et pratique industrielle du frottement" von J. J. Caubet, Herausgeber Dunod Technip, 1964, Kapitel 13 angegeben.
Die FR-A-1 342 910 vom 2. Oktober 1962, ergänzt durch ihr Zusatzpatent FR-E-82 950 vom 17. Januar 1963, beschreibt eine Verwendung einer solchen Vorrichtung für den Fall von selbsteinstellenden Lagern für hohe Lasten, welche die Eigenschaften des kennzeichnenden Teils von Patentanspruch 1 aufweisen.
Solche Vorrichtungen, deren technische Wirksamkeit bekannt ist, weisen jedoch einen mit der Komplexität ihrer praktischen Realisierung verbundenen Hauptnachteil auf, was zu hohen Verwendungskosten führt, die mit den aktuellen Anforderungen in den meisten betreffenden Industriebereichen nicht in Verbindung zu bringen sind.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit die Bereitstellung einer Führungs- bzw. Gleitvorrichtung für mechanische Körper, welche die Vermeidung der Verwendung eines Dichtungssystems ermöglicht.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Bereitstellung einer solchen Vorrichtung, die effektiv ist und in dem vorgesehenen Bereich gut funktioniert.
Weitere Gegenstände und Vorteile der Erfindung werden bei der Lektüre der nachfolgenden Beschreibung deutlich.
Die Erfindung betrifft eine Führungsvorrichtung für mechanische Körper, umfassend zwei Teile, welche mittels Gleitreibung zusammenwirken, wobei eines der beiden Teile, bezeichnet als glattes Teil, eine funktionale, d. h. Reiboberfläche aufweist, und das andere Teil, bezeichnet als ausgenommenes Teil, mindestens eine funktionale, d. h. Reiboberfläche aufweist, welche bzw. welches Ausnehmungen zur Aufnahme eines Schmiermittels vom Typ pastöses Schmiermittel und insbesondere eines HD-Schmiermittels (Hochdruckschmiermittels) aufweist, welches einen Bestandteil vom Typ Seife, einen Bestandteil vom Typ Öl und ein Hochdruckadditiv enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktwinkel zwischen der funktionalen Oberfläche des glatten Teils und dem Schmiermittel, gemessen bei einer als Meßtemperatur bezeichneten Temperatur, welche etwa 15 °C ± 5 °C unterhalb der Temperatur liegt, bei welcher eine Trennung zwischen dem Bestandteil vom Typ Seife und dem Bestandteil vom Typ Öl einsetzt und/oder ein Verdampfen des Bestandteils vom Typ Öl einsetzt, 20 bis 40 Grad beträgt und daß das Material des ausgenommenen Teils derart ausgewählt ist, daß der bei Meßtemperatur gemessene Kontaktwinkel zwischen der funktionalen Oberfläche des ausgenommenen Teils und dem Schmiermittel 45 bis 75 Grad beträgt.
Der ein Hochdruckschmiermittel bezeichnende Ausdruck HD-Schmiermittel ist dem Fachmann wohlbekannt. Unter "Hochdruckschmiermittel" muß man ein Schmiermittel verstehen, das ohne Beschädigung einer starken Last standhalten kann. Beispiele für solche Schmiermittel sind jene mit Lithium vom Typ SNR-LUB HD, Klasse NLGI 2, oder ebenso jene vom Typ KLÜBER CENTOPLEX GLP 402 NLGI 2 oder ebenso Schmiermittel mit Lithium und festen Schmierstoffen vom Typ KLÜBER COSTRAC GL 1501 MG NLGI 2.
Es ist anzumerken, daß sowohl das glatte Teil als auch das ausgenommene Teil jeweils eine nichtfunktionale Oberfläche aufweisen können, was jedoch nicht zwingend ist.
Die beiden Teile, das glatte Teil und das ausgenommene Teil, wirken mittels Gleitreibung in bezug auf Translation oder Rotation, kontinuierlicher oder (ab-)wechselnder Bewegung zusammen.
Jedes dieser beiden Teile kann von planer, zylindrischer oder kugelförmiger Form sein.
Der Begriff des Kontaktwinkels eines Tropfens eines auf eine feste Oberfläche aufgebrachten flüssigen oder viskosen Produktes ist, obwohl er vom Fachmann häufig bzw. üblicherweise verwendet wird, weder Gegenstand einer Normierung noch eines perfekt standardisierten Meßerfahrens, insbesondere wenn das Produkt ein Schmiermittel ist.
Die experimentellen Bedingungen, unter welchen die Messung des Kontaktwinkels durchgeführt wird, werden nachfolgend angegeben.
Messung des Kontaktwinkels nach der Erfindung
Zunächst entfettet man die Oberfläche des Festkörpers, auf welchem man die Messung durchführen möchte, dann gibt man hierauf einen geradlinigen Schmiermittelstreifen. Dann erwärmt man das Teil bis die Temperatur seiner Kontaktfläche mit dem Schmiermittelstreifen einen Wert größer als 20 °C ± 5 °C, bezogen auf die die Verwendung des Schmiermittels begrenzende Temperatur, erreicht. Man beläßt das Teil bei dieser Temperatur für die Dauer, die notwendig ist, damit das Schmiermittel ausreichend flüssig wird, um sich auf der Oberfläche ausbreiten zu können (etwa 90 Sekunden). Man stellt dann das Erwärmen des Teils ein und man läßt es abkühlen. Dies hat zur Folge, daß die Form des Tropfens erstarrt und die Messung seines Kontaktwinkels bei Raumtemperatur möglich ist.
Die zur Bildung des erfindungsgemäßen glatten Teils geeigneten Materialien sind insbesondere ausgewählt aus Stahl, beispielsweise Zementstahl, gehärtetem bzw. getempertem Stahl, gezogenem Stahl, gezogenem und gehärtetem bzw. getemperten HF-Stahl, gehärtetem und anschließend hartchrombeschichtetem Stahl, nitriertem Stahl und carbonitriertem Stahl, Chrom und Nickel sowie aus keramisch beschichtetem Stahl.
Es findet jedesmal eine Messung des Kontaktwinkels zwischen dem Material, das das glatte Teil bilden soll, und dem Schmiermittel statt, wobei der Kontaktwinkel 20 bis 40 Grad betragen muß, um zu bestimmen, ob sich das Material tatsächlich erfindungsgemäß eignet.
Das das ausgenommene Teil bildende Material kann ein massives Material sein. Dies ist üblicherweise ausgewählt aus polymeren Materialien und copolymeren Materialien. Man kann jedoch nicht ausschließen, daß andere Körper bzw. Materialien in dem Moment geeignet sind, im welchen ihre Kontaktwinkel mit dem Schmiermittel die spezifizierten Bedingungen erfüllen.
Die zur Bildung des ausgenommenen Teils nach der Erfindung geeigneten Materialien werden insbesondere ausgewählt aus Polyimiden, beladenen Polyimiden, beispielsweise mit Graphit beladenen Polyimiden, Epoxyharzen, beladenen Epoxyharzen, wie mit Molybdendisulfid beladenen Epoxyharzen, Polyacetalharzen, Polyethylen, gegebenenfalls substituierten Fluorkohlen(wasser)stoffen und insbesondere PFA (Perfluoralkoxy), Polyethylenterephthalat, Polyethersulfon, Polyamiden und Polyetheretherketon.
Es findet gleichermaßen jedesmal eine Messung des Kontaktwinkels zwischen dem Material, das das ausgenommene Teil bilden soll, und dem Schmiermittel statt, wobei der Kontaktwinkel 45 bis 75 Grad betragen muß, um festzulegen, ob dieses Material erfindungsgemäß tatsächlich geeignet ist.
Das das ausgenommene Teil bildende Material kann gleichermaßen ein mit einer Beschichtung überzogenes Substrat sein. Die Beschichtung wird üblicherweise als dünne Schicht, im allgemeinen mit einer Dicke von etwa 5 bis etwa 50 μm, aufgetragen.
In diesem Fall ist das Substrat ein beliebiges Material von massiver Form oder in Form eines dünnen Walz- bzw. Bandstrahls, beispielsweise ein nichtlegierter Kohlenstoffstahl, ein legierter Stahl, ein Edelstahl, eine Aluminiumlegierung, eine Kupferlegierung, eine Titanlegierung etc.
Der dünne Walz- bzw. Bandstahl wird vorzugsweise entsprechend dem auf die Anmelderin selbst zurückgehenden Patent FR-B-2 693 520 ausgewählt.
Wenn das das ausgenommene Teil bildende Material ein mit einer Beschichtung überzogenes Substrat ist, ist dieses vorzugsweise ein zuvor nitrierter und dann mit einem Polymer beschichteter Stahl.
Das die Beschichtung bildende Material ist dann ausgewählt aus polymeren Materialien und copolymeren Materialien, insbesondere aus Polyimiden, beladenen Polyimiden, beispielsweise mit Graphit beladenen Polyimiden, Epoxyharzen, beladenen Epoxyharzen, wie mit Molybdändisulfid MoS₂ beladenen Harzen, Polyacetalharzen, Polyethylen, gegebenenfalls substituierten Fluorkohlen(wasser)stoffen, insbesondere PFA (Perfluoralkoxy), Fluorethylen oder Fluorpropylen, Polyethylenterephthalat, Polyethersulfon, Polyamiden sowie Polyetheretherketon.
Wenn das das ausgenommene Teil bildende Material ein mit einer Beschichtung überzogenes Substrat ist, ist es vorzugsweise ein Stahl, der zuvor einer Behandlung zur Oberflächenhärtung unterzogen wurde. Diese Behandlung zur Oberflächenhärtung kann eine thermochemische Behandlung sein, welche zur Diffusion eines Heteroelements, z. B. Stickstoff, in den Stahl führt. Die thermochemische Behandlung ist vorzugsweise eine Nitrier(härtungs)behandlung in einer Schmelze von Alkalimetallcyanaten und -carbonaten, welche außerdem vorzugsweise eine Menge mindestens einer Schwefelverbindung aufweist, beispielsweise gemäß der auf die Anmelderin selbst zurückgehenden FR-B-2 708 623.
Gemäß einer erfindungsgemäß besonders bevorzugten Ausführungsform ist das ausgenommene Teil aus einem dünnen Walz- bzw. Bandstahl entsprechend der zuvor genannten FR-B-2 693 520 hergestellt, aus nitriertem Stahl gemäß der vorgenannten FR-B-2 708 623 hergestellt und mit einem Polymer beschichtet.
Es muß auch in diesem Fall kontrolliert werden, ob der Kontaktwinkel des Beschichtungsmaterials des ausgenommen Teils mit dem Schmiermittel 45 bis 75 Grad beträgt, um zu bestimmen, ob sich diese Beschichtung erfindungsgemäß tatsächlich eignet.
Gemäß einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform sind die Ausnehmungen, welche "Auftriebs- bzw. Schwebestellen" bilden, im wesentlichen auf der gesamten Oberfläche des ausgenommenen Teils verteilt.
Es ist dann bevorzugt, daß mindestens drei Ausnehmungen an der Aufnahme einer Last, welche die beiden Teile aufeinanderdrückt, beteiligt sind.
Es ist gleichermaßen bevorzugt, daß die von den Ausnehmungen gebildete Fläche auf der Abwicklung der funktionalen Oberfläche des ausgenommenen Teils zwischen etwa 20 % und etwa 40 % der Gesamtfläche der Abwicklung beträgt.
Die Ausnehmungen können gegebenenfalls im wesentlichen untereinander gleich sein.
Die Ausnehmungen können gegebenenfalls im wesentlichen gleichmäßig auf der gesamten Oberfläche des ausgenommen Teils verteilt sein.
Für den Fall, in dem die Ausnehmungen untereinander im wesentlichen nicht gleich und/oder im wesentlichen unregelmäßig auf der gesamten Oberfläche des ausgenommenen Teils verteilt sind, ist der kürzeste Abstand zwischen den Rändern von zwei nebeneinanderliegenden Ausnehmungen vorzugsweise größer als etwa 2 mm.
Die ausgenommene Oberfläche der jeweiligen Ausnehmung beträgt üblicherweise etwa 3 mm² bis etwa 40 mm², vorzugsweise zwischen etwa 10 mm² und etwa 30 mm².
Gemäß einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform stehen die sich zur funktionalen Oberfläche des ausgenommenen Teils öffnenden Ausnehmungen auf der funktionalen Oberfläche des ausgenommenen Teils nicht untereinander in Verbindung.
Die Ausnehmungen können gegebenenfalls auf der Seite einer nichtfunktionalen Oberfläche des ausgenommenen Teils in Verbindung stehen. Für den Fall, in dem die Ausnehmungen auf der nichtfunktionalen Seite des ausgenommenen Teils in Verbindung stehen, beispielsweise mittels eines Kanalsystems, sind die Ausnehmungen vorzugsweise durch eine Abdeckung abgedeckt.
Wenn man im Sinne der vorliegenden Erfindung davon spricht, daß die Ausnehmungen untereinander in Verbindung stehen, so ist hierunter zu verstehen, daß die Ausnehmungen "mittels absichtlich auf der Oberfläche durch Entfernung von Substanz bzw. Material geschaffenen Kanälen (Leitungen) verbunden sind".
Die Ausnehmungen können beispielsweise zylindrisch sein.
Das plane Teil und das ausgenommene Teil können von planer, zylindrischer oder kugelförmiger Form sein.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht den Erhalt einer Welle/Lager-Vorrichtung, in der das glatte Teil die Welle ist und das ausgenommene Teil das Lager ist, einer Gleitbahn/Schlitten-Vorrichtung, in der das glatte Teil die Gleitbahn ist und das ausgenommene Teil der Schlitten ist, einer Kugel/Schale-Vorrichtung, in der das glatte Teil die Kugel ist und das ausgenommene Teil die Schale ist.
Neben den aus zwei Reibteilen bestehenden Vorrichtungen erlaubt die vorliegende Erfindung den Erhalt einer Vorrichtung, in der drei und nicht mehr zwei Reibteile vorliegen. Beispielsweise für den Fall eines ringförmigen ausgenommenen Teils sind die zwei Oberflächen (die innere Bohrung und der äußere Zylinder) des ausgenommenen Ringes dann funktional.
In dieser Konfiguration ist der ausgenommene Ring "schwimmend bzw. schwebend", wobei seine Rotationsgeschwindigkeit dann nicht mehr als ein Bruchteil von der der Welle ist, in Abhängigkeit von den Reibungskoeffizienten.
Das Interesse an einer solchen Vorrichtung ist auf den Fall eines oszillierenden Systems vom Typ Gelenk vergleichsweise beschränkt, da die vorhandenen Gleitgeschwindigkeiten dann mit einer Größenordnung von 0,2 m/s relativ gering sind. Es ist dagegen für Führungssysteme mit kontinuierlicher Rotation von viel größerer Bedeutung, insbesondere bei solchen Systemen, bei denen die Gleitgeschwindigkeiten hohe Geschwindigkeiten von etwa 8 bis 10 m/s und sogar mehr erreichen. Ein erfindungsgemäßer Ring kann somit vorzugsweise bei verringerten Kosten einen Führungskörper mit komplexerer Konzeption, beispielsweise ein Kugellager, ersetzen.
Die Beschreibung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren besser verstanden, von denen:
1 schematisch das Basisprinzip des Standes der Technik gemäß der FR 910 999 und ihres Zusatzpatents FR 921 708 zeigt,
2 bis 5 schematisch die Messung des Kontaktwinkels nach der Erfindung zeigen,
6 eine schematische Schnittansicht eines Gleitkörpers vom erfindungsgemäßen Typ Gleitbahn/Schlitten ist,
7 eine Ansicht von unten auf den Schlitten von 6 ist,
8 schematisch eine Ausführungsform des Gleitkörpers vom Typ Gleitbahn/Schlitten von 6 darstellt,
9 schematisch ein erfindungsgemäßes Führungsmittel in der Konfiguration Welle/Lager darstellt,
10 schematisch die Lagerbuchse (Wellenlager) von 9 darstellt,
11 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung vom Typ Kugel darstellt,
12 schematisch eine Vorrichtung vom Typ Schlitten/Bahn (Spur) darstellt, in der eine Kippung bzw. ein Kippen des Schlittens vorliegt,
13 schematisch den Träger bzw. die Aufnahme des Schlittens mit drei Stellen darstellt,
14 schematisch eine Welle/Lager-Konfiguration darstellt, in der drei Reibteile mit zwei funktionalen Oberflächen vorliegen,
15 schematisch eine Welle/Lager-Konfiguration zur kontinuierlichen Rotation mit zwei Reibteilen darstellt, in der eine Ummantelung auf die Welle im Bereich der funktionalen Oberfläche des ausgenommen Lagers (Rings) aufgezogen bzw. aufgebracht ist,
16 schematisch eine Anordnung mit drei Reibteilen und mit zwei funktionalen Oberflächen darstellt, welche eine Ausführungsform derjenigen von 15 ist, mit zwei aufgebrachten Lagerflächen bzw. Bereichen, die bzw. der eine an der Gleitbahn und die bzw. der andere an der Bohrung eines Gehäuses.
In 1 ist ein Schlitten 1 aus Stahl dargestellt, der zur Reibung bzw. zum Gleiten auf einer Bahn bzw. Spur 2, ebenfalls aus Stahl, vorgesehen ist, gegen die er mit einer resultierenden Kraft F gedrückt wird. In die Oberfläche des Schlittens 1 wurde eine kreisförmige Vertiefung eingebracht, in der ein Rund- bzw. O-Ring (Rund- bzw. O-Dichtung) 3 eingebracht ist. Der so im Inneren des Rund- bzw. O-Rings geschaffene Abstand bzw. Raum wird mit Schmiermittel 4 gefüllt. So verfahrend wird der Schlitten 1 "schwimmend bzw. schwebend", wobei er durch eine echte "Stelle" aus Schmiermittel getragen wird, was den Erhalt von sehr niedrigen Reibkoeffizienten, typischerweise weniger als 0,01, selbst unter hoher Last und unter langsamer Bewegung ermöglicht.
Es ist in diesem Zusammenhang anzumerken, daß eine vereinfachte Anordnung des Schlittens 1 aus 1, in welcher der Rund- bzw. O-Ring 3 weggelassen würde, nicht angemessen wäre. Tatsächlich würde das Schmiermittel unter dem Einfluß der Last, welche 1 gegen 2 drückt bzw. preßt, tatsächlich sehr schnell im Kontakt(-bereich) ausgetrieben werden; die Reibung von 1 auf 2 würde nun in Form von Metall auf Metall stattfinden und ein Festfressen bzw. eine Blockierung würde unausweichlich innerhalb kürzester Zeit stattfinden. Dagegen findet dies nicht statt, wenn die Dichtung 3 vorhanden ist, denn dann kann das Schmiermittel 4 nicht entweichen, da der Ring dicht ist.
Zur Messung des Kontaktwinkels θ nach der Erfindung beginnt man mit dem genauen Entfetten der Oberfläche 5 des Festkörpers, auf dem man die Messung durchführen möchte. Anschließend gibt man mit Hilfe einer Spritze auf die Oberfläche des Festkörpers, auf dem man die Messung durchführen möchte, einen geradlinigen Schmiermittelstreifen 6 mit einem Durchmesser von etwa 2 mm (2).
Das Teil wird dann auf eine Heizplatte (nicht dargestellt) gebracht, bis die Temperatur an seiner Kontaktfläche mit dem Schmiermittelstreifen einen Wert größer als 20 °C ± 5°C als die die Verwendung des Schmiermittels begrenzenden Temperatur erreicht. Es wird dort für etwa 90 Sekunden belassen. Das Teil wird dann von der Heizplatte entfernt und man läßt es abkühlen, was zu einem Erstarren der Form des Tropfens führt, wobei so die Messung seines Kontaktwinkels bei Raumtemperatur mit Hilfe einer klassischen bzw. herkömmlichen Vorrichtung vom Typ Binokularlupe, welche mit einer Winkelskala ausgestattet ist, ermöglicht wird. Die Beobachtungsrichtung wird mit "DO" gekennzeichnet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in den 3 (anfängliche seitliche Schnittansicht des Schmiermittelstreifens 6 vor Erwärmung), 4 und 5 schematisiert, welche jeweils eine Seitenansicht des Schmiermittelstreifens nach Erwärmung und nachfolgend entsprechender Abkühlung für den Fall eines glatten Teils, 5', und für ein ausgenommenes Teil, 5'', darstellt. Erfindungsgemäß muß man für den Fall eines glatten Teils θ = 20 – 40 ° (6') und für den Fall eines ausgenommenen Teils θ = 45 – 75 ° (6'') erhalten.
In 6, welche eine Schlitten 8/Gleitbahn 11-Vorrichtung darstellt, sind die Ausnehmungen in der inneren Fläche 7 des Schlittens 8 eingebracht, d. h. sie ist funktional und sie wirkt mit der Gleitbahn 11 mittels Gleitreibung zusammen.
7 zeigt eine Ansicht von unten des Schlittens, d. h. seiner funktionalen Oberfläche 7. Die Ausnehmungen sind dort zylindrisch und gleichmäßig verteilt. Sie stehen auf der Seite dieser Fläche 7 nicht in Verbindung.
Die Abwicklung der Reiboberfläche ist hier die kleinere Seite 7 des Schlittens 8, deren Fläche dem Produkt L × l entspricht, wobei L und l die Länge und die Breite des Schlittens darstellen.
Die durch die Ausnehmungen eingenommene Fläche ist gleich nπϕ²/4 (wobei n die Ausnehmungen darstellt) und d ist der kürzeste Abstand, welcher die zusammenliegenden Ränder von zwei nebeneinanderliegenden Ausnehmungen trennt.
Gemäß den erfindungsgemäß bevorzugten Vorrichtungen muß man erhalten:
nπφ²/4 = 20 bis 40 % (L × l),
d > etwa 2 mm,
etwa 3 mm² < πφ²/4 < etwa 40 mm².
In den Vorrichtungen aus den 6 und 7 nehmen die Ausnehmungen die nichtfunktionale Seite 10 des Schlittens nicht aus.
Man kann sich jedoch vorstellen, daß dies anders sein kann, d. h. daß die Löcher nicht blind sind. Es ist dann wichtig, mit einem geeigneten Mittel, wie einer die Ausnehmungen abdeckenden Abdeckung 12 (8) zu vermeiden, daß das Schmiermittel, welches die Ausnehmungen ausfüllt, nicht durch die rückseitige nichtfunktionale Oberfläche 10 des Schlittens entweichen kann.
In der in 7 dargestellten Vorrichtung stehen die Ausnehmungen auf der Seite der Fläche 10 nicht untereinander in Verbindung. Man kann sich jedoch vorstellen, daß sie dies können, beispielsweise mittels eines geeigneten Kanalsystems.
In den angefügten Figuren sind die Ausnehmungen in Form von zylindrischen Löchern dargestellt, die untereinander gleich und regelmäßig verteilt sind. Dies ist aber keine notwendige Bedingung und dies kann anders sein, ohne daß diese anderen Vorrichtungen den Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen würden.
9 stellt einen erfindungsgemäßes Führungsmittel in der Konfiguration Welle 13/Lager oder Lagerbuchse 14 dar. Die Ausnehmungen sind in der Lagerbuchse 14 angeordnet (10). Es empfiehlt sich in diesem Fall, von einer abgewickelten Oberfläche der Lagerbuchse 14 zu sprechen, welche durch Spaltung bzw. Auftrennung des Rings in einer Richtung parallel zu seiner Achse und anschließendem Entrollen bis zum Erhalt eines rechteckigen Bandes bzw. Streifens erhalten wird. Sämtliche nachfolgend entwickelten Überlegungen in bezug auf die Vorrichtung vom Typ Schlitten/Gleitbahn können somit auch auf das Welle/Lager-System übertragen werden.
11 stellt eine Vorrichtung vom Typ Kugel 15/Schale 16 entsprechend der vorliegenden Erfindung dar; die Ausnehmungen 9 sind in den Schalen angebracht, d. h. in den konkaven Gleitteilen.
12 nimmt den Schlitten und die Bahn (Spur) von 1 auf, jedoch in einer Konfiguration, in der die Kraft F des Schlittens keine Resultierende ergibt, die durch den Mittelpunkt des Rund- bzw. O-Rings 3 verläuft. Es liegt somit eine Kippung des Schlittens 1 vor, was zu verhängnisvollen Erscheinungen von Schleifbereichen führt, welche als Druck- bzw. Krafterzeuger eine vorzeitige Verschlechterung bzw. Beschädigung der Gleitkontaktoberflächen ergeben. Um dies zu vermeiden, kann der Schlitten 1 von mindestens drei "Stellen" 17 abgestützt werden, wobei die Kraftresultierende den Schlitten auf die Bahn 8 drückt und somit in den Innenbereich des zuvor definierten Schwimm- bzw. Schwebevielecks fällt (13).
14 stellt einen erfindungsgemäßen Gleitkörper in einer Konfiguration Welle/Lager dar, welche sich von jener der 9 dadurch unterscheidet, daß sie drei Reibteile aufweist: Die Welle 13, das mit Löchern bzw. Bohrungen 9 ausgenommene Lager (Ring 14) und das Gehäuse 18.
Gemäß dieser Anordnung liegen auf dem ausgenommenen Ring 14 zwei funktionale Oberflächen vor, wobei die eine durch seine innere Bohrung und die andere durch seinen äußeren Zylinder gebildet wird.
In dieser Anordnung ist der ausgenommene Ring "schwimmend bzw. schwebend".
15 stellt einen Aufbau aus zwei Reibteilen dar, welche die Welle 13 und das mit Löchern 9 ausgenommene Lager (Ring 14) sind. Auf die Welle 13 ist ein Bereich 19 aus Roll- bzw. Walzstahl vom Typ 100C6 aufgebracht. Der Ring 14 ist selbst mit seinem äußeren Durchmesser in eine Öffnung des Gehäuses 18 hart bzw. fest eingepreßt.
16 ist eine Ausführungsform von 15 mit einem "schwimmenden bzw. schwebenden" ausgenommenen Lager (Ring), welches bzw. welcher auf zwei Bereiche 19 und 20 aus Roll- bzw. Walzstahl vom Typ 100C6 reibt, welcher entsprechend auf der Welle und in der Bohrung des Gehäuses aufgezogen bzw. aufgebracht ist.
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Beispiele detaillierter beschrieben.
Vergleichsbeispiel 1:
Dieses Beispiel veranschaulicht Prüfungen bzw. Versuche an Kipp- bzw. Gelenklagern.
Die Konfiguration ist Welle/Lager (Lagerbuchse).
Natur der Welle: Gehärteter Zementstahl 16NC6.
Natur des Lagers (der Lagerbuchse): Mit 40 % Graphit beladenes Polyimid, Typ PI 5508.
Durchmesser der Welle: 30 mm.
Breite der Lagerbuchse: l = 20 mm.
Länge der Abwicklung der Lagerbuchse: π × 30 = 94, 25 mm.
Bewegung: (ab-)wechselnde Bewegung über einen 90°-Bogen mit einer Frequenz von 1 Hz.
Berechneter Druck der projizierten Oberfläche: 10 MPa.
Gleitgeschwindigkeit: 0,2 m/s.
Hochdruckschmiermittel: Seife mit Lithium, Typ SNR-LUB EP; Grad NLGI 2, Verwendungstemperatur –30 °C bis + 110 °C.
Schmierung bei Montage, dann Betrieb ohne weitere Schmiermittelzufuhr.
Zur Bestimmung der Kontaktwinkel θ Welle/Schmiermittel und Lager/Schmiermittel wurde ein Mittelwert aus fünf Messungen, wie oben angegeben, mit Schmiermittelstreifen ermittelt, die auf quaderförmigen Proben aufgebracht wurden, welche auf 130 °C für 90 Sekunden erwärmt wurden und anschließend abgekühlt wurden.
Die Ergebnisse sind die folgenden:

– Für die Welle (gehärteter Zementstahl 16NV6): θ = 30 °.
– für das Lager (mit 40 % Graphit beladenes Polyimid): θ = 60 °.

Dieses Beispiel wurde mit einer glatten Lagerbuchse durchgeführt, d. h. außerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs.
Versuchsergebnisse:

– Mittlerer Reibungskoeffizient: 0,11.
– Anzahl der Oszillationen vor der schnellen Zunahme des Reibungskoeffizienten: 35.000.

Beispiel 2 erfindungsgemäß):
Man wiederholt Beispiel 1, außer daß die Lagerbuchse mit 40 Löchern (Ausnehmungen) ausgenommen ist, jede mit einem Durchmesser von 4 mm und gleichmäßig verteilt mit d (kürzester Abstand zwischen den zusammenliegenden Rändern von zwei nebeneinanderliegenden Ausnehmungen) = 4 mm.
Versuchsergebnisse:

– Mittlerer Reibungskoeffizient: 0,009.
– Anzahl der Oszillationen vor der schnellen Zunahme des Reibungskoeffizienten: > 250.000 (Versuch vor seinem Ende gestoppt).

Vergleichsbeispiel 3:
Man wiederholt Beispiel 1, außer daß man in bezug auf das Material, welches die Lagerbuchse bildet, Polyamid durch Bronze vom Typ UE 12 P ersetzt, welche eine üblicherweise für Lager verwendete Legierung ist.
Die Lagerbuchse ist glatt, d. h. nicht erfindungsgemäß.
Der Kontaktwinkel θ für Lagerbuchse/Schmiermittel, gemessen unter den Bedingungen von Beispiel 1 = 35 °.
Versuchsergebnisse:

– Mittlerer Reibungskoeffizient: 0,12.
– Anzahl der Oszillationen vor der schnellen Zunahme des Reibungskoeffizienten: 25.000.

Vergleichsbeispiel 4:
Man wiederholt Beispiel 1, außer daß man in bezug auf das Material, welches die ausgenommene Lagerbuchse bildet, anstelle von Polyimid eine Bronze vom Typ UE 12 P verwendet, welche eine üblicherweise für Lager verwendete Legierung ist.
Der Kontaktwinkel θ für Lagerbuchse/Schmiermittel, gemessen unter den Bedingungen von Beispiel 1 = 35 °, d. h. außerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs für das ausgenommene Teil.
Versuchsergebnisse:

– Mittlerer Reibungskoeffizient: 0,09.
– Anzahl der Oszillationen vor der schnellen Zunahme des Reibungskoeffizienten: 80.000.

Anmerkungen zu den Beispielen 1 bis 4:

1) Wenn die Lagerbuchsen glatt sind, d. h. außerhalb der Erfindung, ist ihre Lebensdauer in derselben Größenordnung, als wenn sie aus Polyimid oder Bronze sind. Die Reibungskoeffizienten selbst sind auch vergleichbar und entsprechen einem gemischten Bereich, welcher fortbesteht, solange sich Schmiermittel im Kontaktbereich befindet. Wenn das Schmiermittel, welches an den Rändern des Lagers entweichen kann, vollständig entfernt ist, nimmt der Reibungskoeffizient schnell zu, so daß sich das Lager erwärmt und sich aufgrund eines thermischen Effekts mit Polyimid- oder Bronzeverklebungen aus der Lagerbuchse auf der Stahlwelle zerstört.
2) Die Lebensdauern der ausgenommenen Lagerbuchsen aus Polyimid (erfindungsgemäß) und Bronze (nicht erfindungsgemäß) sind signifikant größer als die der glatten Laufbuchsen. Bei der Demontage am Ende der Versuche stellt man fest, daß die Gesamtheit des in den Ausnehmungen verfügbaren Schmiermittel verbraucht worden ist. Man findet dort den günstigen Aspekt der "Schmiermittelreserven", welche durch die Ausnehmungen gebildet werden.
3) Der Reibungskoeffizient der ausgenommenen Lagerbuchse aus Bronze ist kleiner als der der glatten Lagerbuchse aus Bronze. Dies kann zumindest teilweise dadurch erklärt werden, daß eine regelmäßigere Zufuhr von Schmiermittel im Kontaktbereich und eine gleichmäßigere Verteilung des Schmiermittels in diesem Kontaktbereich vorliegt, was die Risiken des Metall/Metall-Kontakts zwischen der Bronze des Lagers und dem Stahl der Welle begrenzt.
4) Dagegen kann die Erklärung zu 3) nicht den sehr niedrigen Reibungskoeffizienten erklären, welcher mit der ausgenommenen Lagerbuchse aus Polyimid (erfindungsgemäß) ermittelt wurde. Tatsächlich entspricht der Wert von 0,009 typischerweise einem Bereich der hydrodynamischen Schmierung, dessen Beobachtung mit einem verhältnismäßig belasteten, oszillierenden Lager, dessen Gleitgeschwindigkeit nicht sehr hoch ist, nicht zu erwarten ist. Die Lebensdauer des ausgenommenen Lagers aus Polyimid (mehr als 250.000 Oszillationen) ist ebenfalls überraschend, wenn man sie mit derjenigen der Laufbuchse aus Bronze (80.000 Oszillationen) vergleicht. Schematisch erfolgt alles, als ob die doppelte Tatsache, daß die Lagerbuchse aus Polyimid ist und daß sie ausgenommen ist, einerseits zu einer Verbesserung des Schwimm- bzw. Schwebeeffekts und andererseits zu einer Erhöhung des für den Verbrauch der Schmiermittelreserve notwendigen Zeitablaufs. Die theoretische Modellbildung dieser Phänomene wurde nicht durchgeführt und man kann nur erklärende Hypothesen vorbringen. Diese werden anschaulich in bezug auf 1 verdeutlicht. Das sich in dem verfügbaren Raum E zwischen dem Schlitten 1, der Bahn 2 und dem Rund- bzw. O-Ring 3 befindliche Fett 4 überträgt seitlich nur einen Bruchteil der Normalkraft, die es erhält, wobei dieser Bruchteil insofern zu schwach ist, als daß das Schmiermittel zu viskos ist (dies rührt aus der Tatsache, daß das Schmiermittel den Gesetzmäßigkeiten der Rheologie folgt; im Gegensatz zu Ölen, die den Gesetzmäßigkeiten von Pascal und den hydrostatischen Gesetzmäßigkeiten folgen). Man kann somit eine relativ hohe Kraft tolerieren, d. h. eine Erhöhung des Trageeffekts und einen relativ wichtigen Aspekt, d. h. eine Erhöhung der Schmiermittelreserve, erreichen, bevor die Dichtung 3 herausgedrückt zu werden beginnt und das Schmiermittel anfängt auszutreten. In der erfindungsgemäßen Konfiguration ist die Dichtung 3 nicht vorhanden. Dies hat eine vorteilhafte Konsequenz, die mit der Tatsache verbunden ist, daß das Gleiten des Schlittens auf der Bahn realisiert wird, ohne daß die Reibung der Dichtung auf derselben Bahn überwunden werden muß, was zum Erhalt eines niedrigen Reibungskoeffizienten beiträgt. Es kann eine weitere Konsequenz vorliegen, die als solche nachteilig ist, nach welcher das Schmiermittel, welches dann nicht mehr vorhanden ist, selbstverständlich die Tendenz aufweist, zu den Rändern des Schlittens zu entweichen. Dies kann insofern leichter und schneller stattfinden, als daß das Schmiermittel die Oberflächen besser benetzt, d. h. der Kontaktwinkel zwischen dem Schmiermittel und den die Oberflächen bildenden Materialien geringer ist. Das hier Beschriebene kann direkt von einer Schlitten/Gleitbahn-Vorrichtung auf eine andere vom Typ Welle/Lager übertragen werden, wie in den vorangehenden Beispielen beschrieben: Mit einer Lagerbuchse aus Poylimid (Kontaktmittel mit dem Schmiermittel = 60 °) wird das Schmiermittel besser zurückgehalten als bei einer Lagerbuchse aus Bronze (Kontaktwinkel mit dem Schmiermittel = 35 °).
5) Man kann denken, daß ein anderes Phänomen für das deutlich bessere Verhalten des Kipp- bzw. Gelenklagers mit der Welle aus Stahl und der Lagerbuchse aus Polyamid als jenes des Kipp- bzw. Gelenklagers mit der Welle aus Stahl und der Lagerbuchse aus Bronze verantwortlich ist. Selbst wenn, wie man zuvor gesehen hat, das Schmiermittel besser in dem Kontaktbereich mit der Laufbuchse aus Polyamid als mit der Laufbuchse aus Bronze zurückgehalten wird, verbleibt es dort nicht weniger als in den beiden Fällen, in denen ein Schmiermittelverbrauch vorliegt. Nun ist es in Gegenwart der zwei zu benetzenden metallischen Oberflächen energetisch bevorzugt, daß das Schmiermittel mit derjenigen in Kontakt gerät, welche mit dem Schmiermittel den kleinsten Kontaktwinkel aufweist was bei der Welle aus Stahl eher der Fall ist als bei der Lagerbuchse aus Polyimid. Man kann so zu der Hypothese gelangen, daß bei jedem Vorbeitreten vor einer Ausnehmung der Lagerbuchse aus Polyimid die Oberfläche der Welle aus Stahl eine kleine Menge an in der Ausnehmung zurückgehaltenem Fett aufnimmt. Die Rotation der Welle hat nun eine konstante Erneuerung des Schmiermittels auf seiner Oberfläche zur Folge, was die Stabilität des Schmierbereichs begünstigt und so den Trageeffekt und die Lebensdauer des Lagers erhöht. Für den Fall der Lagerbuchse aus Bronze (Kontaktwinkel in derselben Größenordnung wie bei jener aus Stahl) existiert dieses Phänomen nicht.

Vergleichsbeispiel 5:
Man wiederholt Beispiel 1, außer daß man in bezug auf das die Laufbuchse bildende Material Polyimid gegen Kohlenstoffstahl vom Typ XC 38 austauscht, welcher auf seiner funktionalen Oberfläche mit 10 μm eines organischen Lacks auf Basis eines mit MoS₂ beladenen Epoxyharzes beschichtet wurde.
Die Laufbuchse ist glatt, d. h. nicht erfindungsgemäß.
Der Kontaktwinkel θ Stahl XC 38 + Lack/Schmiermittel, gemessen unter den Bedingungen von Beispiel 1 = 70 °.
Versuchsergebnisse:

– Mittlerer Reibungskoeffizent: 0,09.
– Anzahl der Oszillationen vor der schnellen Zunahme des Reibungskoeffizienten: 45.000 (intensiver Verschleiß am Ende des Versuchs).

Beispiel 6 (erfindungsgemäß):
Man wiederholt Beispiel 5, außer daß die Laufbuchse mit 40 Löchern (Ausnehmungen) ausgenommen ist, hier mit einem Durchmesser von 4 mm, gleichmäßig verteilt mit d (kürzester Abstand zwischen den zusammenliegenden Rändern von zwei nebeneinanderliegenden Ausnehmungen) = 4 mm.
Versuchsergebnisse:

– Mittlerer Reibungskoeffizient: 0,0075.
– Anzahl der Oszillationen vor der schnellen Zunahme des Reibungskoeffizienten: > 250.000 (Versuch vor seiner Beendigung angehalten).

Vergleichsbeispiel 7:
Man wiederholt Beispiel 5, außer daß die Laufbuchse aus Kohlenstoffstahl vom Typ XC 38 ohne Beschichtung ist.
Die Laufbuchse wird glatt belassen, d. h. nicht erfindungsgemäß.
Der Kontaktwinkel θ Stahl XC 38/Schmiermittel, gemessen unter den Bedingungen in Beispiel 1 = 25 °.
Versuchsergebnisse:
– Mittlerer Reibungskoeffizient: Instabil.
– Anzahl der Oszillationen vor der schnellen Zunahme des Reibungskoeffizienten: Im Zehnerbereich, dann festfressend.
Vergleichsbeispiel 8:
Man wiederholt Beispiel 6, außer daß die ausgenommene Lagerbuchse aus Kohlenstoffstahl vom Typ XC 38, welcher nicht beschichtet ist, besteht.
Kontaktwinkel θ Stahl XC 38/Schmiermittel, gemessen unter den Bedingungen von Beispiel 1 = 25 °, d. h. außerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs für das ausgenommene Teil.
Versuchsergebnisse:

– Mittlerer Reibungskoeffizent: 0,15.
– Anzahl der Oszillationen vor der schnellen Zunahme des Reibungskoeffizienten: Im Hunderterbereich, dann festfressend.

Anmerkungen zu den Beispielen 5 bis 8:
Man kann dieselben Anmerkungen wie zu den Beispielen 1 bis 4 anführen, hier abgesehen davon, daß die Versuche aufgrund eines höheren Abbau bzw. einer Degradation vom Typ intensiven Verschleiß, sogar Festfressen, die als Folge der Stahl/Stahl-Kontakte eintrat, wenn die Schmiermittelreserve aufgebraucht wurden und/oder wenn die Lackbeschichtung abgetragen wurde, beendet wurden.
Beispiele 9 bis 14:
Man wiederholt Beispiel 6 mit ausgenommenen Lagerbuchsen aus lackbeschichtetem Stahl, wobei die Anzahl der Löcher (bei konstantem Durchmesser) variiert wird, um die von den Ausnehmungen eingenommene Fläche zu variieren. Diese Fläche wird auf der Abwicklung der schwimmenden bzw. schwebenden Oberfläche gemessen und sie wird als Prozentwert, bezogen auf die Gesamtfläche dieser Abwicklung, berechnet.
Die prozentuale, durch die Ausnehmungen eingenommene Fläche, bezogen auf die Gesamtfläche, wird als "S" bezeichnet.
Die Anzahl der Oszillationen wird mit "N" bezeichnet.
Die Ergebnisse sind in Tabelle I dargestellt. Tabelle I
Kommentar:
Wenn die durch die Ausnehmungen eingenommene Fläche kleiner als 20 % der Gesamtfläche der Abwicklung des Lagers ist, nimmt die Lebensdauer des letzteren schnell ab, bis die Lebensdauer des Lagers, welches mit einer glatten Lagerbuchse ausgestattet ist, erreicht werden.
Oberhalb von 40 % ist die Abnahme noch schneller und bei der Demontage am Ende der Versuche stellt man fest, daß die Oberfläche der Lagerbuchsen stark abgebaut bzw. degradiert ist, mit zahlreichen Kratzern und splitterartigen Lackablösungen.
Beispiele 15 bis 17 (erfindungsgemäß):
Man wiederholt Beispiel 2, d. h. mit einer ausgenommenen Lagerbuchse aus Polyimid, wobei aber die Natur des die Welle bildenden Materials variiert wird. Der Kontaktwinkel Schmiermittel/Welle wird als θ bezeichnet.
Der Reibungskoeffizient wird als C_F.
Die Anzahl der Oszillationen wird als "N" bezeichnet.
Die Ergebnisse sind in Tabelle II angegeben. Tabelle II
Die Reibungskoeffizienten sind vergleichbar, dagegen variieren die Lebensdauern, dargestellt als die Anzahl der Oszillationen, signifikant, wobei sämtliche gut bleiben.
Vergleichsbeispiel 18:
Man wiederholt Beispiel 6, wobei jedoch die Natur der polymeren Beschichtung geändert wird. Der Stahl der Lagerbuchse wird auf seiner funktionalen Oberfläche mit 10 μm PTFE (Polytetrafluorethylen) beschichtet.
Der Kontaktwinkel θ Schmiermittel/Lagerbuchse beträgt 85 °, d. h. nicht erfindungsgemäß.
Der Reibungskoeffizient ist in einer Größenordnung von 0,008.
Die Anzahl der Oszillationen beträgt 90.000.
Beispiele 19 und 20:
Diese Beispiele betreffen eine Konfiguration eines kontinuierlichen Drehlagers (Führung einer Welle, welche sich in der Bohrung eines Gehäuses dreht).
Die Beispiele 19 und 20 veranschaulichen, in Bezugnahme auf die 15 und 16, den Fall von entsprechend zwei Reibteilen (eine einzige funktionale Oberfläche) und drei Reibteilen (zwei funktionale Oberflächen).
Die experimentellen Bedingungen sind die folgenden:

– Material des glatten Teils: Band- bzw. Walzstahl vom Typ 100C6.
– Material des ausgenommenen Teils: Nitrierter Kohlenstoffstahl vom Typ XC 38, beschichtet mit 12 μm eines organischen Lacks aus Perfluoralkoxy.
– Natur des Schmiermittels: Identisch mit dem von Beispiel 1.
– Durchmesser der Welle: 30 mm.
– Breite der Lagerbuchse: 25 mm.
– Berechneter Druck der projizierten Oberfläche: 5 bar.

Die Versuche wurden unter verschiedenen Werten der Rotationsgeschwindigkeit der Welle durchgeführt. Die Bewegung konnte in allen Fällen für mehrere hundert Stunden ohne irgendeine Betriebsanomalie mit einem sehr niedrigen Gegen- bzw. Lastmoment durchgeführt werden, was einem extrem niedrigen Koeffizienten in einer Größenordnung von 0,005 bis 0,0005 entspricht, was typisch für eine Reibung in einem sehr guten hydrodynamischen Schmierbereich ist.
Der Unterschied zwischen dem Aufbau mit zwei oder mit drei Reibteilen erscheint bei den zwei Extremen in bezug auf den Variationsbereich der Rotationsgeschwindigkeit.
Unterhalb von 2 bis 3.000 t/mn führt das System mit zwei Reibteilen (Beispiel 19) zu einer besseren Reproduzierbarkeit der Ergebnisse (100 % Erfolg) als bei demjenigen mit drei Reibteilen (Beispiel 20: 90 % Erfolg).
Oberhalb von 10 bis 12.000 t/mn ist dies umgekehrt.
Der Fachmann versteht ohne weiteres, daß, obwohl die Erfindung für bestimmte Ausführungsformen beschrieben und illustriert worden ist, zahlreiche Varianten in Betracht gezogen werden können, ohne dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung, wie sie durch die nachfolgenden Ansprüche definiert ist, zu verlassen.

Claims

Führungsvorrichtung für mechanische Körper, umfassend zwei Teile, welche mittels Gleitreibung zusammenwirken, wobei eines der beiden Teile, bezeichnet als glattes Teil (11), eine glatte funktionale, d. h. Reiboberfläche aufweist, und das andere Teil, bezeichnet als ausgenommenes Teil (8), mindestens eine funktionale, d. h. Reiboberfläche aufweist, welche bzw. welches Ausnehmungen (9) zur Aufnahme eines Schmiermittels vom Typ pastöses Schmiermittel aufweist, welches einen Bestandteil vom Typ Seife, einen Bestandteil vom Typ Öl und ein Hochdruckadditiv enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktwinkel θ zwischen der funktionalen Oberfläche des glatten Teils und dem Schmiermittel, gemessen bei einer als Meßtemperatur bezeichneten Temperatur, welche etwa 15 °C ± 5 °C unterhalb der Temperatur liegt, bei welcher eine Trennung zwischen dem Bestandteil vom Typ Seife und dem Bestandteil vom Typ Öl einsetzt, 20 bis 40 Grad beträgt und daß das Material des ausgenommenen Teils derart ausgewählt ist, daß der bei der Meßtemperatur gemessene Kontaktwinkel zwischen der funktionalen Oberfläche des ausgenommen Teils und dem Schmiermittel 45 bis 75 Grad beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des glatten Teils ausgewählt ist aus Stahl, Chrom und Nickel.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl ausgewählt ist aus Zementstahl, gehärtetem bzw. getempertem Stahl, gezogenem Stahl, gezogenem und gehärtetem bzw. getempertem HF-Stahl, gehärtetem und anschließend hartchrombeschichtetem Stahl, nitriertem Stahl, keramisch beschichtetem Stahl und carbonitriertem Stahl.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des ausgenommenen Teils ein massives Material ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des ausgenommenen Teils ausgewählt ist aus polymeren Materialien und copolymeren Materialien.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des ausgenommenen Teils ausgewählt ist aus Polyimiden, beladenen Polyimiden, Epoxyharzen, beladenen Epoxyharzen, Polyacetalharzen, Polyethylen, gegebenenfalls substituierten Fluorkohlen(wasser)stoffen, Polyethylenterephthalat, Polyethersulfon, Polyamiden und Polyetheretherketon.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des ausgenommenen Teils ausgewählt ist aus massiven Substraten, dünnem Walz- bzw. Bandstahl und mit einer Beschichtung überzogenen Substraten.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial ausgewählt ist aus polymeren Materialien und copolymeren Materialien.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial ausgewählt ist aus Polyimiden, beladenen Polyimiden, Epoxyharzen, beladenen Epoxyharzen, Polyacetalharzen, Polyethylen, gegebenenfalls substituierten Fluorkohlen(wasser)stoffen, Polyethylenterephthalat, Polyethersulfon, Polyamiden und Polyetheretherketon.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluorkohlen(wasser)stoff PFA (Perfluoralkoxy) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des ausgenommenen Teils ausgewählt ist aus Stahl, der zuvor nitriert worden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl zuvor einer Behandlung zur Oberflächenhärtung unterzogen wird, welche zur Diffusion von Stickstoff in den Stahl führt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung zur Härtung eine thermochemische Nitrier(härtungs)behandlung in einer Schmelze von Alkalimetallcyanaten und -carbonaten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze außerdem eine Menge mindestens einer Schwefelverbindung enthält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen im wesentlichen auf der gesamten Oberfläche des ausgenommenen Teils verteilt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Ausnehmungen an der Aufnahme einer Last, welche die beiden Teile aufeinanderdrückt, beteiligt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Ausnehmungen gebildete Fläche auf der Abwicklung der funktionalen Oberfläche des ausgenommenen Teils zwischen etwa 20 % und etwa 40 % der Gesamtfläche der Abwicklung beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen im wesentlichen untereinander gleich sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen im wesentlichen gleichmäßig auf der gesamten Oberfläche des ausgenommenen Teils verteilt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen im wesentlichen untereinander nicht gleich sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen im wesentlichen unregelmäßig auf der gesamten Oberfläche des ausgenommenen Teils verteilt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß der kürzeste Abstand zwischen den Rändern von zwei nebeneinanderliegenden Ausnehmungen größer als etwa 2 mm ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgenommene Oberfläche der jeweiligen Ausnehmung etwa 3 mm² bis etwa 40 mm² beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß der kürzeste Abstand zwischen den Rändern von zwei nebeneinanderliegenden Ausnehmungen größer als etwa 2 mm ist und die ausgenommene Oberfläche der jeweiligen Ausnehmung etwa 10 mm² bis etwa 30 mm² beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die sich zur funktionalen Oberfläche des ausgenommenen Teils öffnenden Ausnehmungen auf der Seite der funktionalen Oberfläche des ausgenommenen Teils nicht untereinander in Verbindung stehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die sich zur funktionalen Oberfläche des ausgenommenen Teils öffnenden Ausnehmungen auf der Seite einer nichtfunktionalen Oberfläche des ausgenommenen Teils nicht untereinander in Verbindung stehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die sich zur funktionalen Oberfläche des ausgenommenen Teils öffnenden Ausnehmungen auf der Seite einer nichtfunktionalen Oberfläche des ausgenommenen Teils mittels eines Kanalsystems untereinander in Verbindung stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abdekkung (12) die Ausnehmungen abdeckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen zylindrisch sind.
Welle/Lager-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle das glatte Teil und das Lager das ausgenommene Teil ist.
Gleitbahn/Schlitten-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitbahn das glatte Teil und der Schlitten das ausgenommene Teil ist.
Kugel/Schale-Vorrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel das glatte Teil und die Schale das ausgenommene Teil ist.
Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager zwei funktionale Oberflächen aufweist.