DE8690181U1 - Gleitelement, insbesondere Gleitlager, mit inhomogener Antifriktionsschicht - Google Patents

Description

'[ · · ;··; .·* PCT/DE86/00377

Gleitelement, insbesondere Gleitlager, mit inhomogener Antifriktionsschicht

Die Erfindung betrifft ein Gleitelement, insbesondere Gleitlager, mit inhomogener Antifriktionsschicht, bestehend aus einer Stützschicht und einer auf der Stützschicht angebrachten Tragschicht aus einem Gleitlagerwerkstoff, die mit Abstand vonv einander im wesentlichen parallel angeordnete, zumindest über einen Teil des Umfangs verteilte, mit einem anderen Gleitlagerwerkstoff (Füllstoff) ausgefüllte nutartige Vertiefungen aufweist, wobei der Gleitlagerwerkstoff der Tragschicht und der die nutartigen Vertiefungen ausfüllende Gleitlagerwerkstoff voneinander unterschiedliche Härte aufweisen, insbesondere betrifft die Erfindung Radialgleitlager mit sich zumindest über einen Teil des Umfangs erstreckenden, mit einem Gleitlage rwerkstoff ausgefüllten nutenartigen Vertiefungen in der Tragschicht.

Aus AU-PS 143 992, insbesondere deren Figur 5 und den zugehörigen Teilen der Beschreibung ist ein Gleitlager mit inhomogener Antifriktionsschicht bekannt, und zwar mit sich in Umfangsrichtung des Gleitlagers erstreckender spiralischer Rillenanordnung. Diese Rillen sind mit einem weichen Gleit-

_^ · lagerwerkstoff gefüllt, der nur geringe Tragfähigkeit dafür

aber gute Reibeigenschaften aufweist. Die Dimensionierung der Rillen soll gemäß AU-PS 143 992 den unterschiedlichen Betriebs-

I* bedingungen angepaßt sein. Jedoch ist keine Angabe über die tat

sächliche Anpassungsweise an die Betriebsbedingungen gemacht.

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Aus AT-PS 323 476 ist ein Antifriktionselement, insbesondere ein Gleitlager bekannt, das als monolithischer Preßteil ausgebildet ist, in dem abwechselnd die aus einem mit Starrschmieren vom Typ wie Graphit, Bornitrid, Molybdänsulfid einzeln oder in einem Gemisch dieser Stoffe gefüllten Konstruktionspolymere vom Typ Phenolharze, Polyester, Polyheteroarylene, Polyolefine, Polyphenyle o.dgl. Materialien bestehenden selbstschmierenden Kunststoffabschnitte angeordnet sind. Auch AT-PS 323 476 gibt keinen Aufschluß über die Dimensionierung der mit Festschmiermittel gefüllten Vertiefungen in der Tragschicht.

Ferner ist es aus EP-PS 57 808 bekannt, einen weicheren Lagerwerkstoff in sich im wesentlichen in Laufrichtung erstreckende nutartige Vertiefungen einer härteren Lagerwerkstoffschicht einzubetten, um die Vorteile eines härteren Lagerwerkstoffes mit den Vorteilen weicherer Gleitlagerwerkstoffe in einem Gleitlager zu verbinden. Da durch eine Festlegung des Abstande benachbarter Ausnehmungen für eine feine Verteilung des härter und weicheren Lagerwerkstoffes über die Laufflächenbreite gesorgt ist, kommen die einzelnen Lagerwerkstoffe auch in einem örtlichen Belastungsbereich nicht nur für sich sondern in ihn Kombination zur Wirkung, so daß die Nachteile der einzelnen separaten Lagerwerkstoffe im wesentlichen ausgeschaltet sind. Die Lagerwerkstoffschicht aus einem härteren Werkstoff übernimmt dabei eine Tragfunktion, die eine relative Entlastung des weicheren Werkstoffes bedingt, was eine Erhöhung der Dau< festigkeit und der Verschleißfestigkeit zur Folge hat. Derari Gleitlager verhalten sich deshalb bezüglich des Notlaufverha' weitgehend wie Lager mit einer durchgehenden Gleitschicht au einem weicheren Lagerwerkstoff, besitzen aber solchen letzte Lagern gegenüber den Vorteil eines bedeutend geringeren Verschleißes. Das aus EP-PS 57 808 bekannte Gleitlager soll des halb günstige Betriebsergebnisse hinsichtlich Verschleiß unc Ermüdung liefern, weil die Rillenabmessungen wie Breite, Tit und Abstand in einer bestimmten Abhängigkeit vom Lagerdurch· messer festgelegt werden.

() 87/05674 ; ; - - ■■ ; · .· .· · PCT/DE86/00377

Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß einmal durch die angegebenen extrem weit auseinanderliegenden Maximal- und Minimalbereiche der Rillenabmessungen eine optimale Verteilung der weichen und harten Traganteile selbst in mittleren Bereichen nicht gegeben ist. Lager dieser Ausführungsform sind deshalb nicht dazu geeignet, die an sie gestellten und erwarteten hohen Anforderungen zu erfüllen, da weitere wichtige Kriterien vernachlässigt wurden. So blieb beispielsweise unberücksichtigt, daß Lager mit einem bestimmten Durchmesser völlig unterschiedlich belastet sein können und der Lagerdurchmesser als Bezugsgröße deshalb allein in keiner Weise dazu geeignet ist, Verschleiß und Ermüdung vermindernde Maßnahmen in einer für die Praxis ausreichenden Weise zu definieren.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein hochbelastbares Gleitlager mit inhomogener Antifriktionsschicht zu schaffen, welches die an ein hochbelastbares Gleitlager zu stellenden Forderungen voll erfüllt und dabei die Möglichkeit schafft, die für die Verminderung von Verschleiß und Ermüdung einzusetzenden Maßnahmen aufgrund der im jeweiligen Fall vorgesehenen spezifischen Lagerbelastung vorher eindeutig und reproduzierbar festzulegen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Anspruch 1 enthaltenen Merkmale gelöst. Die im Kennzeichen des Anspruch 1 angeführten Maßnahmen sind nicht mehr auf den Lagerdurchmesser bezogen, sondern auf die spezifische Lagerbelastung, die sich wie folgt ergibt:

2 &rgr; = spezifische Lagerbelastung in N/mm B - ^F
P D-B

F = Lagerkraft (Last) in N¹ D = Lagemenndurchmesser in !mm (Innendurchmesser) B= tragende Lagerbreite in mm

W U &eegr; &igr;/■<■>-"Jf

Versuche haben ergeben, daß bei erfindungsgemäßer Berücksichtigung der vorgesehenen spezifischen Lagerbelastung bei der Dimensionierung der nutenförmigen Vertiefungen optimale Ergebnisse hinsichtlich Dauerfestigkeit, Verschleiß und Notlauf erzielt werden.

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

Fig. 1 ein aus zwei Gleitlagerschalen gebildetes erfindtingsgemäßes Gleitlager in perspektivischer Darstellung;

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Gleitlager in Form einer Lagerbuchse;

Fig. 3 ein Schema mit den für die Berechnung des mit Vertiefungen versehenen Bereiches der Lagergleitfläche wesentlichen Kenngrößen;

Fig. 4 den Bereich 5 der Figur 1, stark vergrößert;

Fig. 5 den Bereich 5 der Figur 1 in abgewandelter Ausführung, stark vergrößert;

Fig. 6 eine stark vergrößerte Draufsicht im Bereich 6 der Figur 1;

Fig. 7 eine Draufsicht entsprechend Figur 6 in abgewandelter Ausführung der Erfindung;

Fig. 8 eine Draufsicht entsprechend Figur 6 in einer weiteren Abwandlung der Erfindung; Fig. 9 eine gemäß der Erfindung ausgebildete einstückige Bundlagerschale;
und

Fig. 10 eine Lagerschale und zwei halbringförmige Anlaufscheiben für eine erfindungsgemäße Lageranordnung "^⁰ in perspektivischer Darstellung;

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Mit der gemäß der Erfindung zur Bestimmung der Dimensionierung der Vertiefungen herangezogenen spezifischen Lagerbelastung &rgr; wird auch der Schmierfilmdruck im Gleitlager für die Dimensionierung der nutenartigen mit anderem Gleitlagerwerkstoff gefüllten Vertiefungen maßgebend. Im Rahmen der Erfindung hat sich gezeigt, daß die Höhe der spezifischen Belastungen erheblichen Einfluß auf die Festlegungen für die nutenartigen Vertiefungen hat. Dies gilt einerseits für die vorgesehene spezifische Belastung des Gleitlagers und andererseits auch hinsichtlich der spezifischen Belastbarkeit des naturgemäß entsprechend dem vorgesehenen Einsatz gewählten Gleitlagerwerkstoffs für die Tragschicht und des ebenfalls nach solchen Gesichtspunkten gewählten Gleitlagerwerkstoffs zum Ausfüllen der nutartigen Vertiefungen. In besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung lassen sich somit mathematische Beziehungen für die Bestimmungen der Breite b der nutartigen Vertiefungen, die zwischen den nutartigen Vertiefungen verbleibende Stegbreite s, das Verhältnis von Nutbreite b zu Stegbreite s aufgrund der Belastbarkeit des gewählten Gleitlagerwerkstoffs für die Tragschicht und die tatsächlich vorgesehene spezifische Lagerbelastung aufstellen. Desgleichen lassen sich mathematische Beziehungen für die Nuttife t der Vertiefungen und für das Verhältnis der Nutbreite b und der zur Nuttiefe t der nutartigen Vertiefungen in Abhängigkeit von der Belastbarkeit des zum Ausfüllen der nutartigen Vertiefungen gewählten Gleitlagerwerkstoffes (Füllstoff) und der tatsächlich vorgesehenen spezifischen Lagerbelastung aufstellen.

Die Erfindung läßt sich sowohl bei einfacher nutartiger, sich in Laufrichtung erstreckender Ausbildung der Vertiefungen als auch bei der Ausbildung der Vertiefungen in mehreren Gruppen, beispielsweise zwei sich kreuzenden Gruppen von nutartigen Vertiefungen anwenden, und zwar auch dann, wenn die gegenseitigen Abstände der nutartigen Vertiefungen in den verschiedenen Gruppen voneinander unterschiedlich sein sollen.

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Im Beispiel der Figuren 1 bis 8 ist ein Gleitlager 20, beispielsweise in Form zweier Lagerschalen 21 und 22 oder in Form einer Gleitlagerbuchse 23, die nahtlos oder auch gebogen und mit einem axialen Schlitz 24 gebildet sein kann, an der Lagergleitfläche 25 mit nutartigen Vertiefungen 26 in der Tragschicht 27 versehen. Die Lager-Mittelachse ist mit 28 bezeichnet.

Im Beispiel der Figur 1 ist das Gleitlager 20 aus zwei Gleitlagerschalen 21 und 22 gebildet, die nutartige Vertiefungen 26 in ihrer Tragschicht 27 aufweisen.

Für die nutartigen Vertiefungen 26 kommen verschiedene Ausführungsformen in Betracht, beispielsweise kreisförmig ringsum laufende Nuten, wie sie in Figur 6 in Draufsicht dargestellt sind. Die nutartigen Vertiefungen 26 könnten auch schraubenförmig mit kleinem Steigungswinkel bis zu 15° ausgebildet sein. Zwischen den nutartigen Vertiefungen 26 und den dazwischen stehengebliebenen Stegen 29 sind - wie besonders aus Figur 3 ersichtlich - folgende Kenngrößen wesentlich:

a: Der Abstand von Stegmitte zu Stegmitte;

b: die Ausnehmungsbreite im Bereich der Gleitfläche;

2&Oacgr; s: die verbleibende Stegbreite im Bereich der Gleitfläche;

t: die Ausnehmungstiefe.

Von den von diesen Kenngrößen abgeleiteten Verhältnissen ist besonders die Relation der Ausnehmungsbreite b zur verbleibenden Stegbreite s von Bedeutung. Für die Berechnung dieser Kenngrößen 2S und der Relation von Ausnehmungsbreite b zur verbleibenden Stegbreite sind Minimumwerte, Maximumwerte und mittlere Werte auf- . grund der spezifischen Lagerbelastung &rgr; zu ermitteln, wobei

- &Ggr; 2?

&rgr; IN/mm | zu errechnen ist aus

F= Lagerkraft (LastJ in &Ggr;&ngr;",

D = Lagernenndurchmesser in [mm] (Innendurchmesser)

B = tragende Lagerbreite in mm nach der Formel:

F
P

Auf dieser Grundlage sind zu berechnen:

a) Breite b in um der nutartigen Vertiefungen bzw. Ausnehmungen 26;

für hochbelastbare Tragschichten, d.h. Tragschichten mit Belastbarkeit oberhalb etwa 50 N/mm bezogen auf die projizierte Lagerfläche, gleich oder kleiner, bevorzugt aber

Ul

-«* ^S P..2.S

für geringbelastbare Tragschichten, d.h. Tragschichten mit Belastbarkeit unterhalb etwa 35 N/mm , bezogen auf die projizierte Lagerfläche, gleich oder größer, bevorzugt aber

&kgr; = 56 25 P * ²⁰
min ~ ' -.« r

für mittelbelastbare Tragschichten, d.h. Tragschichten mit Belastbarkeit zwischen etwa 30 und etwa 55 N/mm , bezogen auf die projizierte Lagerfläche, kleiner oder größer, bevorzugt

aber b . = 75 LU*
^mit p+12,5

b) die verbleibende Stegbreite s in um :

-0 für geringbelastbare Tragschichten, d.h. Tragschichten mit Belastbarkeit unterhalb etwa 35 N/mm , bezogen auf die projizierte Lagerfläche, gleich oder kleiner, bevorzugt aber _ 2050 (p + 20)

^maX 118,06+9,652-p+6,528·1&thgr;"^&Zgr;·&rgr;²+3,889·1&thgr;"³·&rgr;³

für hochbelastbare Tragschichten, d.h. Tragschichten mit Belastbarkeit oberhalb etwa 50 N/mm , bezogen auf die projizierte Lagerfläche, gleich oder größer, bevorzugt aber

_{s =} 525 (p + 20)

^mln 118,06+9,652·&rgr;+6,528·10"²·&rgr;²+3,889·10"³·&rgr;³

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für mittelbelastbare Tragschichten, d.h. Tragschichten mit
Belastbarkeit zwischen etwa 30 und etwa 55 N/mm , bezogen
auf die projizierte Lagerfläche, kleiner oder größer, bevorzugt aber

750 (&rgr; + 20)

^mlt 118,06+9,652-p*6,528-10"².p² ₊3,889-10"³·&rgr;³ \

c) Die Ausnehmungstiefe t in [um :

für hochbelastbare Füllstoffe, d.h. Gleitlagerwerkstoffe mit I

Belastbarkeit oberhalb von etwa 40 N/mm , bezogen auf die J

projizierte Lagerfläche, gleich oder kleiner, bevorzugt aber If

t - ^13S0 I

^maX p* 12,S _: 1

für geringbelastbare Füllstoffe, d.h. Gleitlagerwerkstoffe

mit Belastbarkeit unterhalb von etwa 20 N/mm², bezogen auf &iacgr; *

die projizierte Lagerfläche, gleich oder größer, bevorzugt ; <$

abert.=&mdash;2°0_ /, ,, : Jg

min - &igr; -> r ■ ^; ·■'·■

&rgr; &diams; 12,5 tj

für mittelbelastbare Füllstoffe, d.h. Gleitlagerwerkstoffe ;i|

mit Belastbarkeit zwischen etwa 20 und etwa 45 N/mm , be- I

zogen auf die projizierte Lagerfläche, kleiner oder größer K

bevorzugt aber t .= &mdash;&mdash; ifc

mit ,. . : j!

' ■■; ' i ihm.

d) die Relation von Ausnehmungsbn?i:e b zu verbleibender Steg- ■) i^ '20 breite s: ' ■') _:· .&idiagr;^;.-.^ &zgr;&iacgr;0

für hochbelastbare Trag sch ich ten, d.h. Tragschichten ..mitlBe- &psgr;&phgr;^ lastbarkeit oberhalb etwa 50 N/nz~, bezogen auf die projizierfcp^gt

Lagerfläche, ■ ■;■■■■ '. ■''■'■■'■i^ii'V'ij >|p^

(b/s)_max = (1,95 bis 2,0). (1,75- - 3,1· 10~³·&rgr;+7,233· 1&thgr;'⁴·&rgr;²) |||

■ ■ ' &idiagr;&Rgr;&Agr;&iacgr;

für geringbelastbare Tragschichten, d.h. Tragschichten mit r|^;

Belastbarkeit unterhalb etwa 3S Sinn², bezogen auf die pro- |f^|

jizierte Lagerfläche, .■ ■; |||fx

(b/s)_min = (0,5 bis 0,55)·(0,5';&thgr;-0,9·10"⁵·&rgr;+2,1·10"⁴·&rgr;²) : |gj

für mittelbelastbare Tragschichten, d.h. Tragschichten mit Belastbarkeit zwischen etwa 30 und etwa 55 N/mm , bezogen auf

die projezierte Lagerfläche, ;

(b/s) · = 0,9444*1,6667·10~³·&rgr;*3,8889·10~⁴·&rgr;² mit

und die Abhängigkeit der gewählten Ausnehmungsbreite (b) in Relation zu der Ausnehmungstiefe (t) für hochbelastbare Füllstoffe, d.h. Gleitlagerwerkstoffe mit Belastbarkeit oberhalb , ^ von etwa 40 N/mm , bezogen auf die projizierte Lagerfläche,

(b/t) . =4,167 ·10"² ·&rgr; &diams; 0,8333 ^

für geringbelastbare Füllstoffe, d.h. Gleitlagerwerkstoffe mit \ ^'

Belastbarkeit unterhalb von etwa 20 N/mm , bezogen auf die pro- ?

iizierte Lagerfläche,

(b/t) = 1&Ogr;,834·1&Ogr;~²·&rgr; + 2,1666

TiIoLa

für mittelbelastbare Füllstoffe, d.h. Gleitlagerwerkstoffe mit Belastbarkeit zwischen etwa 20 und etwa 45 N/mm , bezogen auf die projizierte Lagerfläche,

(b/t) _it = 6,667·10~²·&rgr; «· 1,333

erfüllt sein muß

wobei &rgr; = spezifische Lagerbelastung in N/mm

Hierbei ist berücksichtigt, daß grundsätzlich für die Dimensionierung der nutenförmigen Vertiefungen z.B. eines derartigen Gleitlagers nicht allein der Lagerdurchmesser, sondern vor allem· ,, der Schmierfilmdruck maßgebendist. Vereinfacht kann anstelle des

IS Schmierfilmdruckes die spezifische Lagerbelastung eingesetzt werden! Dabei hat sich gezeigt, daß bei hohen spezifischen Belastungen ! >'-; andere Festlegungen der maßgeblichen Größen für die nutförmigen <-' Ausnehmungen (Breite, Tiefe, Abstand) vorteilhafter sind, als :^ bei niedrigen spezifischen Belastungen. Insbesondere wirkt sie

^:- sich überraschenderweise in Verbindung mit der Auswahl des

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Gleitlagerwerkstoffes für die Trägerschicht sowie des Füllstoffes in den nutenartigen Vertiefungen auf die konstruktive Auslegung der Vertiefungen in Breite und Tiefe aus. Hierdurch lassen sich Dauerfestigkeit und Verschleißfestigkeit eines Gleitlagers optimal günstig beeinflussen. Die Anwendung verschiedener Werkstoffe für die Trägerschicht und verschiedener Füllstoffe erfordert dementsprechend unterschiedliche Dimensionierung der Vertiefungen. In den obigen Erläuterungen sind Angaben enthalten, wie diese Werkstoffeigenschaften zu berücksichtigen sind.

Versuche haben ergeben, daß bei Berücksichtigung der oben erläuterten Dimensionierung der nutartigen Vertiefungen optimale Ergebnisse hinsichtlich Dauerfestigkeit, Verschleiß und Notlauf erzielt werden.

IS Die nutartigen Vertiefungen können in sich geschlossene ringförmige Nuten bilden, bevorzugt wird man jedoch ringförmige Vertiefungen in schraubenförmiger Anordnung vorsehen.

Wie aus dem in Figur 5 stark vergrößert dargestellten Bereich der Figur 1 ersichtlich, kann der die nutartigen Vertiefungen

&iacgr;' * 20 26 füllende Gleitlagerwerkstoff über die stehengebliebenen Rippen ^_n bzw. Felder 29 hinaus zu einer geschlossenen Schicht 30 ausge-

T^, bildet sein. Je nach den benutzten Gleitlagerwerkstoffen der

;>"^f - Tragschicht 27 und des die nutartigen Vertiefungen 26 füllenden &Lgr; !

$\[ und ggf. die Gleischicht 30 bildenden Materials kann zwischen;* <?>,

der Tragschicht 27 und dem die nutartigen Vertiefungen 26 , -; ¥'' füllenden und ggf. die Gleitschicht 30 bildenden Material eine

Diffusionssperrschicht oder eine Bindungsschicht 31 vorgesehen werden, die eine Dicke zwischen etwa 0,5 und 2 um haben kann. Im Unterschied hierzu zeigt Fig. 4 im vergrößerten Bereich 4 der Figur 1 alternativ einen bündigen Abschluß der Rippen 29 mit der Gleitschicht 30 bzw. der Füllung der nutartigen Vertiefungen 26.

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Wie die Figuren 4 und 5 ferner zeigen, ist die Tragschicht 27 auf einem geeigneten Substrat 32 angebracht, beispielsweise einer Schale oder Buchse aus Stahl.

Die Form der nutartigen Vertiefungen kann verschieden sein, beispielsweise können die nutartigen Vertiefungen 26 in Art eines Kreuzgewindes ausgebildet sein, so daß sich zwischen den nutartigen Vertiefungen 26 rautenförmige oder in anderer Weise viereckige Felder 29 ergeben, wie dies Figur 7 zeigt. Zusätzlich zu einem Kreuzgewinde können die nutartigen Vertiefungen 26 auch noch sich quer erstreckende Nuten 26a aufweisen, so daß sich dreieckförmige, stehengebliebene Felder 29 ergeben, wie dies Figur 8 zeigt. Die gegenseitigen Abstände der sich kreuzenden nutenartigen Vertiefungen 26 sind in den Figuren 7 und 8 als gleich groß dargestellt. Es kann aber auch in der einen Gruppe von Vertiefungen 26 anderer gegenseitiger Nutenabstand als in der sie kreuzenden Gruppe von Vertiefungen 26 vorgesehen sein.

Figur 9 zeigt eine Bundlagerschale 22a, die in ihrem Radiallagerteil eine Lagergleitfläche 25 mit nutartigen Vertiefungen 26 in der Tragschicht 27 enthält. Der eine Bund 35 ist an seiner Tragschicht 27 mit nutartigen Vertiefungen 26 ausgebildet, die in diesem Beispiel spiralförmig, d.h. sich in Umfangsrichtung aufweitend ausgebildet sind. Die nutartigen Vertiefungen 26 könnten in diesem Beispiel auch konzentrisch zur Lagermittelachse ausgebildet sein. Wie beim Radiallagerteil sind auch im Bund 35 die nutartigen Vertiefungen 26 mit Gleitlagerwerkstoff gefüllt, wobei dieser Lagerwerkstoff auch die zwischen den nutartigen Vertiefungen angeordneten Rippen oder Felder noch überdecken kann. Der zweite Bund 36 der Bundlagerschale 22 gemäß Figur 9 kann wie der erste Bund oder auch in herkömmlicher Weise mit glatter Oberfläche seiner Tragschicht ausgebildet sein. Zur Bildung eines vollständigen Gleitlagers

'^J ■ >'r

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wird eine Bundlagerschale gemäß Figur 9 mit einer zweiten ;&ldquor;

■ ■ >i

Bundlagerschale zusammengesetzt, die in gleicher Weise wie f

diejenige nach Figur 9 oder auch in herkömmlicher Weise aus- |

gebildet sein kann. ?

Gleiche oder ähnliche Ausbildung wie bei einem einstückigen ;' f Bundlager 22a kann auch bei solchen Gleitlagern vorgesehen ' ; f

werden, bei denen die Bunde als getrennte Anlaufscheiben 38 f

und 39 ausgebildet und mittels Verbindungslaschen an den , |

Radiallagerteil direkt angesetzt sind. : f Im Beispiel der Figur 10 handelt es sich um eine Lageran- f Ordnung, bei der der Radiallagerteil durch zwei Gleitlager- \

schalen 21 und 22 (Figur 1) gebildet ist. Die Gleitlagerschale \

22 hat eine Lagergleitfläche 25, in welcher die Tragschicht mit f

nutartigen Vertiefungen 26 versehen ist. Berührungsfrei zu c^^sem j |

Radiallagerteil sind Axiallagerteile eingesetzt, und zwar An- .' J

laufscheiben 38 und 39, die mit seitlichem Abstand von den Seiten- i

kanten des Radiallagerteiles in die Lageraufnahme eingesetzt sind. &iacgr;

t Die eine Anlaufscheibe 38 oder auch beide Anlaufscheiben 38 und 39 weisen nutartige Vertiefungen in ihrer Tragschicht auf, die \ | konzentrisch zur Lagermittelachse verlaufen. Es könnten statt- -J f? dessen aber auch spiralförmig verlaufende nutartige Vertiefungen vorgesehen sein. ,

Bei allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die ver-< schiedensten Kombinationen von Gleitlagerwerkstoffen möglich, beispielsweise kann die Tragschicht 27 aus Bleibronze bestehen..,

Der die nutartigen Vertiefungen 26 füllende Gleitlagerwerkstoff . kann Weißmetall-Lagerlegierung sein, bevorzugt kann hierzu eine. Zinn-Antimon-Legierung vom Typ SnSb7 benutzt werden. Anstelle der in Figur 4 gezeigten Gleitschicht 30 kann auch eine Oberdeckung der stehengebliebenen Rippen bzw. Felder 29 mit einer

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Schicht aus Blei-Zinn-Legierung oder Zinn-Antimon-Legierung mit einer Dicke von 0,5 bis 2 pm vorgenommen werden.

Eine andere vorteilhafte Materialpaarung in einer Gleitlagerschale 22 bzw. einer Gleitlagerbuchse 23 kann beispielsweise darin bestehen, daß die Tragschicht 27 aus einer Aluminium-Legierung, vorzugsweise AlZn4, 5SiCuPbMg besteht und die nutartigen Vertiefungen mit einer Weißmetall-Gleitlagerlegierung ausgefüllt sind, vorzugsweise auf der Basis von PbSnCu. In solchem Fall wird eine Schicht 31 aus Nickel oder CuSn vorzusehen sein.

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Gleitelement, insbesondere Gleitlager. .-.:: Lv.or.ogener Antifriktionsschicht

Bezugszeichenlis

20 Gleitlager

21 Gleitlagerschale

22 Gleitlagerschale 22a Bundlagerschale

23 Gleitlagerbuchse

24 axialer Schlitz

25 Lagerlauf

26 nutartige Vertiefungen 26a quer erstreckende Nuten

27 Tragschicht

28 Lager-Mittelachse

29 Rippen

30 Gleitschicht

31 Diffusions-Sperrschicht oder

32 Substrat/Stützwerkstoff

35 Bund ·

36 Bund

38 Anlaufscheibe

39 Anlaufscheibe

^a Stegmittenabstand b Ausnehmungsbreite s Stegseite
^t Ausnehmungstiefe

Claims (8)

WO 87/05674 PCT/DE86/00377 Gleitelement, insbesondere Gleitlager, mit inhomogener Antifriktionsschicht sprüche

1) Gleitelement, insbesondere Gleitlager, mit inhomogener Anti- ;" friktionsschicht, bestehend aus einer Stützschicht und einer \

auf der Stützschicht aufgebrachten Tragschicht aus einem Gleitlagerwerkstoff, die mit Abstand voneinander, im wesentlichen | parallel angeordnete, zumindest über einen Teil der Gleitfläche | verteilte, mit einem anderen Gleitlagerwerkstoff (Füllstoff) _? ausgefüllte nutartige Vertiefungen aufweist, wobei der Gleitlagerwerkstoff der Tragschicht und der die Vertiefungen ausfüllende Gleitlagerwerkstoff voneinander unterschiedliche Härte _%'*i haben, beispielsweise Radialgleitlager mit sich in axialem Ab- vj> stand voneinander in Umfangsrichtung erstreckenden, mit Gleit- , s \ lagerwerkstoff ausgefüllten Vertiefungen in der Tragschicht, ]'i L dadurch gekennzeichnet, daß die Nutbreite b der Vertiefungen, die zwischen den Vertiefungen verbleibende Stegbreite s und das*Verhältnis von Nutbreite b und Steegbreite s zusammen mit der Belastbarkeit des jeweils für die Tragschicht gewählten Lagerwerkstoffes, sowie die Nuttiefe t und das Verhältnis der Nutbreite b zur Nuttiefe t zusammen mit der Belastbarkeit der

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-'15'-

jeweils für das Ausfüllen der Vertiefungen gewählten Gleit^J lagerwerkstoffes auf die für das Gleitelement vorgesehene spezifische Lagerbelastung &rgr; abgestimmt sind.

2) Gleitelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Ab-Stimmung von Nutbreite b und Stegbreite s und des Verhältnisses von Nutbreite b und Stegbreite s auf die für das Gleitelement vorgesehene spezifische Lagerbelastung &rgr; für hochbelastbare Tragschichten, d.h. Tragschichten mit Belastbarkeit von oberhalb etwa 50 N/mm , bezogen auf die projezierte Lager-

10 fläche, in folgender Weise:

a) Nutbreite b fumi gleich oder kleiner, bevorzugt aber

¹W ■ ²⁰⁰ ^~^

^max &rgr; ₊ 12,5

b) Die verbleibende Stegbreite s in 'um gleich oder größer, bevorzugt aber

_s . , S25 (p + 20)

^min 118,06+9,652-p + 6,528·1&thgr;"²·&rgr;²+3,889·1&thgr;"³·&rgr;³

c) Das Verhältnis von Breite b der Vertiefungen zur verbleibenden Stegbreite s

(b/s) = (1,95 bis 2,0)·.(1,757+3,1·10~³·&rgr;+7,233·&idiagr;0~⁴·&rgr;²).

3) Gleitelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Ab-

-0 Stimmung von Nutbreite b und Stegbreite s und des Verhältnisses von Nutbreite b und Stegbreite s auf die für das Gleitelement vorgesehene spezifische Lagerbelastung &rgr; für gering belastbare^ Tragschichten, d.h. Tragschichten mit Belastbarkeit unterhalb von etwa 35 N/mm , bezogen auf die projizierte Lager-

-5 fläche, in der folgenden Weise:

a) Breite b der nutartigen Vertiefungen in ^&Ggr;&mgr;&pgr;&Ggr; gleich oder größer, bevorzugt aber

b . = 56,25 ^min p ₊ 12,5

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b) Verbleibende Stegbreite s in fum] gleich oder kleiner, bevorzugt aber

S_1113x = 2050 (p + 20)

max r _____

118,06+9,652-P+6,528-10 -p +3,889-10 -p

c) Das Verhältnis von Nutbreite b zu verbleibender Stegbreite s

._ = (0,5 bis 0,5S)-(O,5100+0,9·10~³·&rgr;+2,1·10~⁴·&rgr;²⁾

4) Gleitelement nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch die Abstijnmung von Nutbreite b und Stegbreite s und des Verhältnisses von Nutbreite b und Stegbreite s auf die für das Gleitelement vorgesehene spezifische Lagerbelastung &rgr; für mittelbelastbare Tragschichten, d.h. Tragschichten mit Belastbarkeit zwischen etwa 30 und etwa 55 N/mm , bezogen auf die projizierte Lagerfläche, in folgender Weise:

a) Breite b in^rum der nutartigen Vertiefungen kleiner oder größer, bevorzugt aber

b . =75

^mlt

&rgr; &diams; 12,5

b) Die verbleibende Stegbreite s in ~um_ kleiner oder größer, bevorzugt aber

s_m.. = 750 ip + 20)

mit ^c _₇ _ ■) _t _ &khgr;

118,06+9,652-P+6,528-10 -p +3,889-10 -p

c) Das Verhältnis von Nutbreite b zu verbleibenden Stegbreite s ^(b/s)mit ⁼ °»^{9444 +} 1,6667 &Iacgr;&Ogr;"³·&rgr; + 3 + 3,8889-1&thgr;"⁴·&rgr;²

5) Gleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Abstimmung der Nuttiefe t in ^&Ggr;&mgr;&pgr;\] der nutartigen Vertiefungen und des Verhältnisses der Nutbreite b zur Nut- |. tiefe t der nutartigen Vertiefungen für hochbelastbare, die : | Vertiefungen ausfüllende Gleitlagerwerkstoffe, d.h. Gleit- ; | lagerwerkstoffe mit Belastbarkeit oberhalb von etwa 40 N/mm·, .j g|

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bezogen auf die projizierte Lagerfläche, in der folgenden Weise

d) Nuttiefe t in &iacgr;&mgr;&pgr;&ngr; gleich oder kleiner, bevorzugt aber

= 1350 "

max - .- r j
&rgr; + 12,5 und

e) das Verhältnis von Nutbreite b zu Nuttiefe t der nutartigen Vertiefungen
(b/t)_min = 4,167 -&Igr;&Ogr;"²· &rgr; + 0,8333.

6) Gleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Abstimmung der Nuttiefe in [pm; der nutartigen Vertiefungen und des Verhältnisses der Nutbreite b zur Nuttiefe t der nutartigen Vertiefungen für geringbelastbare, die nutartigen Vertiefungen ausfüllende Gleitlagerwerkstoffe, d.h. Gleitlagerwerkstoffe mit Belastbarkeit unterhalb etwa 25 N/mm , bezogen auf die projizierte Lagerfläche, in der folgenden Weise:

d) Nuttiefe t in ^; um gleich oder größer, bevorzugt aber

t = 900

min ~ , -> r j
&rgr; + 12,5 und

e) das Verhältnis von Nutbreite b zu Nuttiefe t der Vertiefungen

- (1,95 bis 2,0)-(IO,834-&Igr;&Ogr;"²· &rgr; + 2,1666).

7) Gleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Abstimmung der Nuttiefe t in um der nutartigen

Vertiefungen und des Verhältnisses der Nutbreite b zur Nut- t tiefe t der nutartigen Vertiefungen für mittelbelastbare, die

nutartigen Vertiefungen ausfüllende Gleitlagerwerkstoffe, d.h.

; Gleitlagerwerkstoffe mit Belastbarkeit zwischen etwa 20 und

! -5 etwa 4¹S N/mm bezogen auf die projizierte Lagerfläche in der folgenden Weise:

d) Nuttiefe t in ^rum der Vertiefungen kleiner oder größer, bevorzugt aber

t . _a ^112S

mit , -, _r j · &rgr; + 12,5 und

WO 87/05674

PCT/DE86/0O377

- 18 -

e) das Verhältnis der Nutbreite b zur Nuttiefe t der Vertiefungen:

(b/t)_mit = 6,667 · 10

-2

&rgr; &diams; 1,333.

10.

8) Gleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gruppen von mit Abstand voneinander im wesentlichen parallel angeordneten nutartigen Vertiefungen vorgesehen sind, und zwar in sich gegenseitig kreuzender Anordnung, wobei der gegenseitige Abstand der nutartigen Vertiefungen in der einen Gruppe unterschiedlich vom gegenseitigen Abstand der nutartigen Vertiefungen der anderen Gruppe ist.