DE7817118U1

DE7817118U1 - Selbstschmierendes Lager

Info

Publication number: DE7817118U1
Application number: DE7817118U
Authority: DE
Original assignee: Sankyo Kasei Co Ltd
Current assignee: Sankyo Kasei Co Ltd
Priority date: 1978-06-07
Filing date: 1978-06-07
Publication date: 1978-09-21

Description

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D-7806
1G-25OO

SANKYO OIRURESU KOGYO KABUSHIKI KAISHA, Tokyo , Japan

Selbstschmierendes Lager

Die Erfindung betrifft ein selbstschmierendes Lager, bei dem ein festes Schmiermittel in eine Gleitfläche der Lagermatrix eingebettet ist. Insbesondere betrifft die Erfindung ein selbstschmierendes Lager für Gleitbewegungen in einer ersten Richtung und in einer zweiten hierzu normalen Richtung.

Bei selbstschmierenden Lagern sind feste Schmiermittel, wie Graphit oder Molybdändisulfid in den geschmierten Oberflächen (Gleitflächen) des metallischen Materials aus verschiedenen Arten von Lagermetallen eingebettet. Ein Schmiermittelfilm eines festen Schmiermittels, wie Graphit, unterscheidet sich grundsätzlich von einem flüssigen Schmiermittel, z. B. Schmieröl, da keinerlei Fließfähigkeit vorhanden ist. Sobald der Schmiermittelfilm einmal abgenutzt oder zerstört oder weggebrochen ist, kann der Film sich nicht wieder von selbst erholen. Daher wurde bisher immer die Forderung erhoben, daß der feste Schmiermittelfilm auch bei langem Gebrauch nicht ausbrechen sollte oder abgenutzt werden sollte. Bei herkömmlichen selbstschmierenden Lagern dieser Art hat man jedoch bisher weder in einer ersten Richtung noch in einer zweiten hierzu normalen Richtung einen guten Schmiereffekt erzielt.

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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein selbstschmierendes Lager mit einem Gehalt von in der Oberfläche einer metallischen Matrix eingebetteten Feststoffschmiermittel zu schaffen, welches sowohl in einer ersten Richtung als auch in einer zweiten hierzu normalen Richtung eine gute Schmierwirkung zeigt.

Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein selbst geschmiertes Lager mit einem Feststoffschmiermittel zu schaffen,bei dem das Feststoffschmiermittel in kreisförmigen Hohlräumen in der Oberfläche einer metallischen Matrix eingebettet ist. Die runden Hohlräume sind im Hinblick auf den Schmiereffekt derart angeordnet, daß die geringe Fließfähigkeit des Feststoff schmiermittels hierdurch kompensiert wird und daß der Schmierfilm des Feststoffschmiermittels kaum unterbrochen werden kann, so daß man einen guten Schmiereffekt nicht nur in einer ersten Richtung sondern auch in einer zweiten hierzu normalen Richtung erzielt.

Es zeigen:

Fig. 1 die Relativposition zweier benachbarter runder Ausnehmungen aus einer Vielzahl von runden Ausnehmungen in der Oberfläche einer metallischen Matrix eines selbstschmierenden Lagers;

Fig. 2 eine Draufsicht des erfindungsgemäßen selbstschmierenden Lagers und

Fig. 3 eine Draufsicht eines selbstschmierenden Lagers, bei dem die kreisförmigen Ausnehmungen nicht gemäß vorliegender Erfindung angeordnet sind.

Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, daß die in der Oberfläche der metallischen Matrix des Lagers zum Zwecke der Einbettung des Feststoffschmiermittels ausgebildeten Hohlräume eine kreisförmige oder kugelförmige Gestalt haben. Unter dieser Bedingung wird die Festigkeit der metallischen Matrix nicht

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star!; herabgesetzt. Ferner wird die Richtungsabhängigkeit der Schmierwirkung hierdurch herabgesetzt und die Herstellung gelingt einfach. In der geschmierten Oberfläche der metallischen Matrix werden eine Vielzahl von kreisförmigen Ausnehmungen ausgebildet. Vorzugsweise nehmen die kreisförmigen Ausnehmungen etwa 25 bis 30 % der Gesamtfläche der als Schmierfläche wirkenden Oberfläche der metallischen Matrix ein. Es ist ferner bevorzugt, eine erhöhte Anzahl von kreisförmigen Hohlräumen vorzusehen, deren jeder eine relativ kleine Fläche einnimmt, so daß die Festigkeit der metallischen Matrix aus einem der üblichen Lagermaterialien nicht stark herabgesetzt wird. In jeden der kreisförmigen Hohlräume wird ein feststes Schmiermittel, z. B. Graphit, Molybdändisulfid oder ein Gemisch derselben eingebettet. Somit nimmt das feste Schmiermittel etwa 25 bis 30 % der gesamten geschmierten Fläche der metallischen Matrix des selbstschmierenden Lagers ein.

Es ist wichtig, die kreisförmigen Hohlräume mit darin eingebettetem Schmiermittel in solcher Weise anzuordnen,daß einige der kreisförmigen Hohlräume mindestens partiell in Richtung der Bewegung des zu schmierenden beweglichen Bauteils hintereinander angeordnet sind. Zur Erzielung einer Schmierwirkung sowohl in einer ersten Richtung als auch in einer hierzu normalen Richtung ist es erforderlich, daß eine der mit Abstand voneinander angeordneten kreisförmigen Hohlräume mindestens partiell in den beiden genannten Richtungen hintereinander angeordnet sind. Es ist somit wichtig, daß zwei benachbarte kreisförmige Hohlräume solche Relativpositionen zueinander einnehmen, daß sie in zwei Richtungen normal zueinander liegen.

In den Figuren 1 und 2 bedeutet das Bezugszeichen 1 eine metallische Matrix und das Bezugszeichen 2 kreisförmige Hohlräume in der geschmierten Oberfläche der metallischen Matrix. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet ein festes Schmiermittel, welches einen jeden der kreisförmigen Hohlräume ausfüllt, derart, daß die freie Oberfläche des festen Schmiermittels mit der geschmierten Oberfläche der Matrix

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zusammenfällt. P bezeichnet den Abstand zwischen benachbarter kreisförmiger Hohlräume. R bezeichnet den Durchmesser eines jeden Hohlraums. Q bezeichnet den Winkel zwischen einer Linie, welche durch die beiden Zentren der beiden Hohlräume verläuft und einer vorgegebenen Richtung A. B bezeichnet die zur Richtung A normale Richtung. Die Bedingung, daß zwei benachbarte kreisförmige Hohlräume mindestens partiell in beiden Richtung A und B nebeneinander liegen, ist erfüllt, wenn die folgenden Beziehungen erfüllt sind:

P sin θ < R

(1)

P cos θ < R

Wenn jedoch 0°< θ < 45° gilt, so ergibt sin θ < cos Θ. Wenn andererseits 45° < θ<90° gilt, so ergibt sich cos θ ■< sin Θ. Somit wird die Beziehung CD ersetzt durch

P< R/cos Θ, wenn 0°< θ < 45°,

C2)

P<R/sin Θ, wenn 45° < θ<90°.

Wenn andererseits der Abstand P zwischen den Zentren benachbarter kreisförmiger Hohlräume klein wird, so gelangen die Hohlräume in Berührung zueinander, so daß die Oberflächenfestigkeit der Matrix extrem herabgesetzt wird. Es ist daher wichtig, benachbarte kreisförmige Hohlräume sich nicht berühren zu lassen und somit muß die folgende Bedingung erfüllt sein:

R < P C3).

Somit sind die Bedingungen, daß zwei benachbarte kreisförmige Hohlräume mindestens partiell in beiden Richtungen A und B hintereinander liegen, und daß zwei benachbarte kreisförmige Hohlräume sich nicht berühren, erfüllt, wenn die Bedingungen C2) und (3) erfüllt sind. Somit gelten insgesamt die Be-

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-S-i Ziehungen

I R<P<R/cos 9 wenn 0°<9 < 45° und

■ R<P<R/sin θ wenn 45 < 9^90°

I · vorausgesetzt, daß 9^0° und 9 + 90° gilt.

_K F5.g. 2 zeigt eine Ausführungs,form der vorliegenden Erfindung,

wobei das Selbstschmierlager ^ eine Matrix 1 aus einer AIu-I miniumbronzelegierung umfaßt sowie eine Vielzahl von mit

ί Abstand voneinander angeordneten kreisförmigen Hohlräumen

'i 2, deren jeder einen Durchmesser von 10 mm hat. In diesen

I befindet sich ein festes Schmiermittel 3, z. B. Graphit,

I Molybdänsulfid oder ein Gemisch derselben. Es wird angenommen,

\ daß die Gleitbewegungen des auf dem selbstschmierenden Lager o<

' gleitenden Bauteils in Richtung C-C und in Richtung D-D

■ erfolgt. Der Winkel θ zwischen der durch die Zentren von zwei I am dichtesten benachbarten kreisförmigen Hohlräumen verläuft

und der Richtung C-C beträgt 42°. Der Durchmesser R eines i jeden kreisförmigen Hohlraums beträgt 10 mm und der Abstand

P zwischen den Zentren beträgt 13 mm. Auf diese Weise ist die Bedingung (4) erfüllt. Das selbstschmierende Lager o< ; hat die Abmessungen 80 mm und 72 mm in den Richtungen C-C

\ bzw. D-D. Insgesamt sind 21 kreisförmige Hohlräume vorgesehen, deren jeder mit festem Schmiermittel gefüllt ist. In diesem Fall nimmt das feste Schmiermittel etwa 28,6 % der gesamten geschmierten Oberfläche ein.

Es wurde ein Gleittest mit diesem selbstgeschmierten Lager durchgeführt. Dabei wurde ein bewegliches Bauteil aus Grauguß FC-25 verwendet. Die Last betrug dabei 200 kg/cm². Die Geschwindigkeit der Gleitbewegung betrug 5 m/min. Nachdem die Gleitbewegung 180 000 mal ausgeführt wurde, wird festgestellt, daß der Reibungskoeffizient des selbstgeschmierten Lagers a< weder in der einen noch in der anderen Richtung verändert wurde und daß die Schmierwirkung unverändert gut ist.

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Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines selbstgeschmierten Lagers, weiches die erfindungsgemäßen Bedingungen hinsichtlich der Anordnung der kreisförmigen Hohlräume gemäß Gleichung (4) nicht erfüllt. In dieser Figur sind die Gleitrichtungen des beweglichen Bauteils durch die Linien C - C sowie D¹ - D¹ angedeutet. Der Winkel θ zwischen der Linie C - C¹ und der Linie, welche durch die Zentren von zwei einander am dichtesten benachbarten kreisförmigen Hohlräumen geht, beträgt 30° und der Durchmesser R der kreisförmigen Hohlräume beträgt 10 mm und der Abstand P zwischen den Zentren benachbarter Hohlräume beträgt 17 mm. In diesem Falle ist die Ungleichung auf der rechten Seite des Ausdrucks (4) erfüllt, während die Ungleichung auf der linken Seite des Ausdrucks nicht erfüllt ist. Das selbstschmierende Lager ß mit den so angeordneten kreisförmigen Hohlräumen hat eine Länge von 30 mm in Richtung C - C und eine Länge von 72 mm in Richtung D' - D¹ (wie bei Fig. 2). Es sind insgesamt 18 kreisförmige Hohlräume vorgesehen, welche mit festem Schmiermittel gefüllt sind. Das feste Schmiermittel nimmt 25 % der gesamten geschmierten Oberfläche ein.

Mit dem selbstgeschmierten Lager der Fig. 3 wird der gleiche Gleittest durchgeführt, wie mit dem selbstgeschmierten Lager ^ der Fig. 2. In diesem Falle erzielt man gute Ergebnisse ähnlich wie bei dem Lager o(, der Fig. 2 im Falle einer Gleitbewegung in Richtung der Linie C' - C. Bei einer Gleitbewegung in Richtung D' - D¹ kommt es jedoch schon nach einer Gesamtzahl von 259 Gleitbewegungen zu einem Verschmieren auf der Gleitoberfläche und der Reibungskoeffizient steigt abrupt an.

Die Vergleichsversuche zeigen, daß die Anordnung der Feststoffschmiermittelbereiche gemäß vorliegender Erfindung zu einem selbstschmierenden Lager führt, welches eine ausgezeichnete Schmierwirkung in zwei zueinander normalen Richtungen während einer langen Zeitdauer aufweist.

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Claims

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- 7 SCHUTZANSPRUCH

Selbstschmierendes Lager mit einer eine geschmierte Oberfläche aufweisenden Matrix, einer Vielzahl von kreisförmigen Hohlräumen in der selbstschmierenden Oberfläche der Matrix und einem Feststoffschmiermittel, welches in jedem der kreisförmigen Hohlräume eingebettet ist, derart, daß die freie Oberfläche des Feststoffschmiermittels mit der geschmierten Oberfläche der Matrix zusammenfällt, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmigen- Hohlräume C3) derart angeordnet sind, daß die folgende Bedingung erfüllt ist:

R<P<R/cos Θ, wenn 0°<θ <. 45° und R < P < R/sin Θ, wenn 45° <. θ < 90°,

wobei. P den Abstand zwischen den Zentren zweier benachbarter kreisförmiger Honlräume bedeutet; wobei R den Durchmesser eines jeden der kreisförmigen Hohlräume bedeutet und wobei θ den Winkel zwischen einer vorbestimmten Richtung und der durch die Zentren von zwei kreisförmigen Hohlräumen verlaufenden Linie bedeutet, derart, daß die Schmierwirkung in der vorbestimmten Richtung sowie in einer hierzu normalen Richtung während langer Zeit aufrechterhalten bleibt.

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