WO2003048594A1

WO2003048594A1 - Verbundgleitlager

Info

Publication number: WO2003048594A1
Application number: PCT/EP2002/013654
Authority: WO
Inventors: Udo Roos; Erik Kraft
Original assignee: Federal-Mogul Deva Gmbh
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2003-06-12
Also published as: DE10159502A1; DE10159502C2; AU2002363860A1; US20050141791A1; US7226213B2

Abstract

Es wird ein Verbundgleitlager mit einer Tragschicht (2) und einer damit verbundenen Gleitschicht (1) beschrieben, wobei die Gleitschicht (1) Polytetrafluorethylen-Fasern und Polyethersulfon-Fasern umfasst, die mit einem Harz versehen sind. Die Gleitschicht (1) umfasst mindestens eine mit einem Epoxidharz (4) versetzte Zwirnlage, (3) die aus einer Vielzahl von nach einem vorgegebenen Muster angeordneten Zwirnen (3a, 3b) besteht, wobei jeder Zwirn (3a, 3b) mindestens eine erste Zwirnkomponente aus einem vorgezwirnten Polytetrafluorethylen-/Polyethersulfon-Mischfasergarn und mindestens eine zweite Zwirnkomponente aus einer vorgezwirnten Polyethersulfon-Faser aufweist und die mindestens zwei Zwirnkomponenten unter Ausbildung der Zwirne (3a, 3b) miteinander verzwirnt sind.

Description

Verbundgleitlager

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbundgleitlager mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Verbundgleitlager, die auch als zusammengesetzte Gleitlager bezeichnet werden, sind als Maschinenelemente zur Kraftübertragung seit vielen Jahren in unterschiedlicher Ausgestaltung bekannt. In der Regel bestehen diese Gleitlager aus mindestens zwei Werkstoffen mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften, wobei der eine Werkstoff, bei dem es sich in der Regel um die Tragschicht handelt, die Kraftaufnahme gewährleistet, während der andere Werkstoff, bei dem es sich um die Gleitschicht handelt, die erforderliche Gleitfähigkeit, insbesondere auch bei Trockenlauf, d.h. somit ohne zusätzliche flüssige Schmiermittel, sicherstellt.

Die Gleitschicht bei den bekannten Verbundgleitlagern besteht üblicherweise aus einem selbstschmierenden Material, das in einer entsprechenden Kunststoffmatrix, insbesondere in einem Epoxidharz, eingebettet ist. Als selbstschmierendes Material werden vielfach aromatische Polyamide, Kohlenstoff, aromatische Polysulfone, die auch als Polyethersulfone bezeichnet werden, aromatische Polyimide, aromatische Polyesterimide und/oder Polytetrafluorethylene verwendet. So schlagen beispielsweise die DE 21 04 605 A die Verwendung von Filamenten oder Fäden aus den zuvor genannten selbstschmierenden Materialien, die PCT/GB79/00046 ebenfalls die Verwendung von Filamenten oder Filamentbündeln aus Polyacrylnitril, die DE 26 54 644 A Fasern, Fäden, Garne oder insbesondere Gewebebänder aus fluorhaltigen Polymeren oder Polyarylensulfone, die US 1,362,392 Gewebe und insbesondere geflochtene Bänder aus fluorhaltigen Polymeren und Polyaramiden, die US 3,734,585 gewebte Flächengebilde, die CH 639,731 verfilzte, vorzugsweise als Wirrfaservlies vorliegende, Polytetrafluorethylen-Fasern, die DE 42 17319 A Strümpfe oder Schläuche und die US 2,503,028 allgemein textile Flächengebilde als selbstschmierende Materialien vor, die insbesondere in einer Matrix eingebunden sind.

Aus der DE 88 17 149.3 U ist ein Verbundgleitlager mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bekannt. Hierbei weist das bekannte Verbundgleitlager, das insbesondere als Lagerbuchse ausgebildet ist, neben einer äußeren Tragschicht eine innenliegende Gleitschicht auf, wobei die innenliegende Gleitschicht aus multifilen Polytetrafluorethylen-Fasern und multifilen Polyethersulfon-Fasern besteht, die vorzugsweise als gewirktes Flächengebilde mit einer speziellen Konstruktion ausgestaltet sind. Dieses gewirkte Flächengebilde ist dann in einem Harz, insbesondere in einem Naturkautschuk und/oder einer Mischung aus Naturkautschuk und Styrolbutadienkautschuk eingebettet, wobei dieser Kautschuk gleichzeitig die Tragschicht bei der bekannten Lagerbuchse ausbildet.

Die bekannten und vorstehend beschriebenen Verbundgleitlager weisen den Nachteil auf, dass in der Regel eine mechanische Nachbearbeitung der Gleitschicht, so insbesondere eine materialabtragende Nachbearbeitung, wie beispielsweise ein Räumen oder Bohren, nicht oder nur sehr begrenzt möglich ist, da ansonsten hierbei die Gefahr besteht, dass während dieser mechanischen Nachbearbeitung die Gleiteigenschaften der Gleitschicht erheblich verschlechtert werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbundgleitlager der angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, das ohne eine drastische Verschlechterung der Gleiteigenschaften der Gleitschicht eine nachträgliche Bearbeitung der Gleitschicht ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verbundgleitlager mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verbundgleitlager weist, wie bereits der zuvor beschriebene Stand der Technik, eine Tragschicht und eine damit verbundene Gleitschicht auf, wobei die Tragschicht die bei der Anwendung des Verbundgleitlagers auftretende Kraftaufnahme gewährleistet. Die Gleitschicht des erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers umfasst Polytetrafluorethylen-Fasern und Polyethersulfon-Fasem, die, wie beim Stand der Technik, mit einem Harz versehen und insbesondere hierin eingebettet sind. Im Unterschied zum Stand der Technik umfasst bei dem erfindungsgemäßen Verbundgleitlager die Gleitschicht mindestens eine mit einem Epoxidharz versetzte und vorzugsweise hierin eingebettete Zwirnlage, die aus einer Vielzahl von nach einem vorgegebenen Muster angeordneten Zwirnen besteht. Jeder Zwirn dieser Zwimlage weist mindestens eine erste Zwirnkomponente aus einem vorgezwirnten PolytetrafluorethylenVPolyethersulfon-Mischfasergarn und mindestens eine zweite Zwirnkomponente aus einer vorgezwirnten Polyethersulfon- Faser auf, wobei diese mindestens zwei Zwirnkomponenten unter Ausbildung der Zwirne miteinander verzwirnt sind.

Mit anderen Worten wird bei dem erfindungsgemäßen Verbundgleitlager das selbstschmierende Material dadurch ausgebildet, dass hier in der Gleitschicht nicht, wie beim Stand der Technik, multifile Fasern oder entsprechende Flächengebilde, sondern eine spezielle Zwirnkonstruktion, die aus mindestens zwei vorgezwirnten Fasergarnen erstellt ist, vorgesehen ist, wobei diese spezielle Zwirnkonstruktion dann mit einem Epoxidharz versehen und insbesondere in diesem Epoxidharz eingebettet ist. Der im vorliegenden Text verwendete Begriff multifile Faser (auch als Filamentgarn bezeichnet) beschreibt solche Gebilde, die aus einer Vielzahl von Einzelfilamenten ausgebildet sind, wobei jedes Einzelfilament relativ zu seinem Durchmesser eine endlose Länge besitzt.

Im Gegensatz zur multifilen Faser (Filamentgarn) ist das Fasergarn zu sehen, wobei mit diesem Begriff fadenartige Gebilde bezeichnet werden, die aus einer Vielzahl von Stapelfasern einer begrenzten Länge, so insbesondere zwischen 40 mm und 140 mm, durch ein Sekundärspinnen ausgebildet werden.

Weiterhin werden multifile Fasern (Filämentgame) und Fasergarne (Stapelfasergarne) zusammengefasst durch ihren gemeinsamen Oberbegriff mit Fasern bezeichnet.

Mischfasergarne stellen solche Fasergarne (Stapelfasergarne) dar, die aus vom Material her unterschiedlichen Stapelfasern, insbesondere solchen Stapelfasern, deren Stapelfaserlänge zwischen 40 mm und 140 mm variiert, erstellt werden.

Das erfindungsgemäße Verbundgleitlager weist eine Reihe von Vorteilen auf. Zunächst ist festzuhalten, dass das erfindungsgemäße Verbundgleitlager ohne eine Beeinträchtigung der Gleiteigenschaften von seiner Gleitschicht her mechanisch zu bearbeiten, insbesondere zu bohren, zu fräsen und/oder zu schleifen, ist, ohne dass hierdurch die Gleiteigenschaften nachteilig beeinträchtigt werden. Diese grundsätzliche mechanische Bearbeitbarkeit der Gleitschicht des erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers erlaubt seine individuelle Anpassung an die Einstellung einer erforderlichen Toleranz für die hiervon gelagerten und mit der Gleitschicht zusammenwirkenden Maschinenteile, so dass durch die nachträgliche Bearbeitung der Gleitschicht jedes beliebige und erforderliche Laufspiel eingestellt werden kann. Von daher kann durch eine entsprechende mechanische Bearbeitung aus dem erfindungsgemäßen, recht günstig zu erstellenden Verbundgleitlager ein Präzisionsgleitlager mit reproduzierbar eingestelltem Laufspiel hergestellt werden. Bedingt dadurch, dass bei den nicht mechanisch nachzuarbeitenden bekannten Verbundgleitlagem bei der Herstellung beispielsweise von bekannten Gleitbuchsen stets individuelle, auf die jeweilige Verwendung der Gleitbuchse speziell dimensionierte Wickeldorne erforderlich sind, gestaltet sich die Herstellung der bekannten Verbundgleitlager wegen dieser speziell dimensionierten Wickeldorne relativ kostenintensiv, da eine Vielzahl von exakt dimensionierten Wickeldomen erstellt und bereitgehalten werden müssen. Da die erfindungsgemäßen Verbundgleitlager insbesondere von ihrer Gleitschichtseite her mechanisch bearbeitet werden können, kann die Zahl der für deren Herstellung erforderlichen Wickeldorne erheblich reduziert werden, was sich in einer deutlichen Reduzierung der Herstellungskosten des erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers entsprechend ausdrückt.

Die zuvor beschriebene gute mechanische Bearbeitbarkeit der Gleitschicht bei dem erfindungsgemäßen Verbundgleitlager wird darauf zurückgeführt, dass die in dem Epoxidharz vorgesehene Zwirnlage aufgrund ihrer speziellen Stapelfaserkonstruktion, verbunden mit der Zwirnung, nur kurzstapelige Polytetrafluoretyhlen-Stapelfasern aufweist, die entsprechend mechanisch abgetragen werden können, ohne dass aus benachbarten Bereichen der Gleitschicht diese Stapelfasern durch die mechanische Bearbeitung herausgerissen werden, wie dies bei den bekannten multifilen Fasern aufgrund ihrer unbegrenzten Länge der Fall ist.

Des weiteren weist die erfindungsgemäße Gleitschicht ausgezeichnete Gleiteigenschaften, insbesondere auch ohne zusätzliche Flüssigkeitsschmierung, auf. Diese ausgezeichneten Gleiteigenschaften drücken sich insbesondere auch in einer langen Haltbarkeit aus, wobei die von der Gleitschicht des erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers bewirkte Schmierung auch mit zunehmendem Verschleiß der Gleitschicht stets konstant bleibt, was ebenfalls auf die zuvor beschriebene spezielle Konstruktion der Zwirnlage zurückgeführt wird. Des weiteren erlaubt die in der Gleitschicht des erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers vorgesehene speziell konstruierte Zwirnlage, dass das Epoxidharz über die Dicke des Zwirnes gesehen gleichmäßig in den Zwirnzwischenräumen verteilt ist, so dass im Prinzip eine hohe Einbettung einer jeden einzelnen Stapelfaser des Mischfasergarnes sichergestellt ist.

Grundsätzlich bestehen bei dem erfindungsgemäßen Verbundgleitlager zwei Möglichkeiten, die der Gleitschicht zugeordnete Zwirnlage auszubilden. So sieht die erste Möglichkeit vor, dass hierbei die Zwirnlage aus mehreren Einzelzwirnen ausgestaltet wird, die, falls dies erwünscht ist, auch eine unterschiedliche Konstruktion oder einen unterschiedlichen Titer aufweisen können. Besonders vorteilhaft insbesondere unter dem Gesichtspunkt der Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers ist es jedoch, wenn die Zwirnlage aus einem einzigen Zwirn, der nach dem vorgegebenen Muster in der Gleitschicht vorgesehen ist, ausgebildet wird, da im einfachsten Fall, so zum Beispiel bei der Herstellung von zylindrischen Lagerbuchsen, dieser einzige Zwirn auf den entsprechenden Wickeldorn kontinuierlich aufgewickelt wird.

Eine besonders geeignete Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers sieht vor, dass hierbei der Zwirn ein Zweifach-Zwirn ist, d.h. somit aus einer einzigen vorgezwirnten Polytetrafluorethylen- /Polyethersulfon-Mischfasergamkomponente und einer einzigen zweiten Zwirnkomponente besteht. Ein derartiger Zweifach-Zwirn lässt sich im Vergleich zu einem Dreifach-Zwirn oder einem Vierfach-Zwirn wesentlich günstiger herstellen, was sich letztendlich auch in den Herstellungskosten des erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers ausdrückt.

Bezüglich der zweiten Zwirnkomponente ist grundsätzlich festzuhalten, dass diese zweite Zwirnkomponente wahlweise ein Polyethersulfon- Filamentgam oder insbesondere ein Polyethersulfon-Fasergarn ist, wobei insbesondere bei Verwendung eines Polyethersulfon-Fasergarns als zweite Zwirnkomponente der hieraus hergestellte Zwirn, insbesondere der hieraus hergestellte Zweifach-Zwirn, ausschließlich Stapelfasern aufweist. Dementsprechend lässt sich wegen des ausschließlichen Vorhandenseins von Stapelfasern in der Gleitschicht die Gleitschicht eines derartigen erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers besonders gut und ohne Auftreten von unerwünschten Beschädigungen der Gleitschicht nachträglich mechanisch bearbeiten, so dass diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers besonders geeignet ist.

Des weiteren weist das erfindungsgemäße Verbundgleitlager aufgrund der speziellen Zwirnkonstruktion noch den entscheidenden zusätzlichen Vorteil auf, dass hierbei das Massenverhältnis von Polytetrafluorethylen zum Polyethersuifon in dem Zwirn beliebig auf die jeweiligen Anforderungen, die an die Gleitschicht gestellt werden, insbesondere bezüglich ihrer Haltbarkeit und Gleiteigenschaften, einzustellen ist, da es dazu lediglich erforderlich wird, diese Massenanteile durch Variation der entsprechenden Stapelfaseranteile bei der Herstellung des Zwirns zu variieren. Besonders gute Gleiteigenschaften weisen solche Gleitschichten des erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers auf, bei denen das Massenverhältnis von Polytetrafluorethylen zum Polyethersulfon in dem Zwirn zwischen 1:1,8 und 1:2,2 variiert.

Eine besonders geeignete Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers sieht vor, dass hierbei in der ersten Zwirn komponente das Massenverhältnis von Polytetrafluorethylen zu Polyethersulfon zwischen 0,9:1,1 und 1,1:0,9 variiert wird, wobei insbesondere solche Ausgestaltungen dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers besonders gut mechanisch zu bearbeiten sind, bei denen das Polytetrafluorethylen zum Polyethersulfon in der ersten Zwirnkomponente in einem Massenverhältnis von 1:1 vorliegt.

Ebenso wie durch die zuvor beschriebene Variation der Massenverhältnisse der einzelnen Stapelfasern lassen sich bei dem erfindungsgemäßen Verbundgleitlager die Gleiteigenschaften und die mechanische Bearbeitbarkeit der Gleitschicht durch die Höhe der Garndrehung der ersten Zwirnkomponente und/oder durch die Höhe der Garndrehung der zweiten Zwirnkomponente variieren. Grundsätzlich ist hierzu festzuhalten, dass die Höhe der Garndrehung einerseits die Festigkeit der Einbindung der Stapelfasern im Garnverband und andererseits das Aufnahmevermögen der ersten Zwimkomponente bzw. der zweiten Zwirnkomponente für das Epoxidharz beeinflusst, wobei bevorzugte Garndrehungswerte der ersten Zwirnkomponente und/oder der zweiten Zwirnkomponente zwischen 300 Drehungen/m und 800 Drehungen/m, insbesondere zwischen 400 Drehungen/m und 700 Drehungen/m, variieren. Wahlweise kann hierbei die Garndrehung so ausgeführt werden, dass sie als S-Drehung oder als Z-Drehung durchgeführt wird.

Eine weitere Variation der Eigenschaften, insbesondere der Gleiteigenschaften und der mechanischen Bearbeitbarkeit, der Gleitschicht des erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers wird dadurch herbeigeführt, dass der Zwirn, der in der Gleitschicht des erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers die Zwirnlage ausbildet, eine unterschiedliche Zwimdrehung aufweist, wobei besonders bevorzugte Zwirndrehungen zwischen 80 Drehungen/m und 400 Drehungen/m, insbesondere zwischen 120 Drehungen/m und 250 Drehungen/m, variieren.

Grundsätzlich richtet sich bei dem erfindungsgemäßen Verbundgleitlager der Gesamttiter des in der Gleitschicht vorgesehenen Zwirnes danach, wie dick die Gleitschicht auszubilden ist, wie weit die Dicke der Gleitschicht durch eine mechanische Bearbeitung verringert werden soll und welche Gleitschichteigenschaften über welchen Belastungszeitraum die Gleitschicht zur Verfügung zu stellen hat. Vorzugsweise weist der Zwirn einen Gesamttiter zwischen 200 dtex und 1.200 dtex auf, wobei dieser Zwirn dann aus einer ersten und einer zweiten Zwirnkomponente durch Verzwimung ausgebildet wird, deren Titer jeweils zwischen 100 dtex und 600 dtex variiert.

Auch die Variation der Einzelfasertiter der die erste und zweite Zwirnkomponente ausbildenden Stapelfasern bewirkt eine Variation der Gleiteigenschaften und der mechanischen Bearbeitbarkeit der Gleitschicht des erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers. Insbesondere weist das erfindungsgemäße Verbundgleitlager eine Gleitschicht auf, bei der die Zwirnlage aus solchen Zwirnen ausgebildet wird, deren erste und/oder zweite Zwirnkomponente Stapelfasern mit einem Einzelfasertiter zwischen 0,8 dtex und 4 dtex besitzt bzw. besitzen.

Wie bereits eingangs bei dem erfindungsgemäßen Verbundgleitlager beschrieben ist, weist die mit einem Epoxidharz versetzte Zwirnlage eine Vielzahl von nach einem vorgegebenen Muster angeordnete Zwirne auf, wobei diese Vielzahl von Zwirnen vorzugsweise durch einen einzigen Einzelzwirn ausgebildet wird. Insbesondere dann, wenn die Zwirnlage eine Vielzahl von in eine erste Richtung verlaufende, parallel zueinander angeordnete Zwirne und eine Vielzahl von in eine zweite Richtung verlaufende, parallel zueinander angeordnete Zwirne aufweist, wobei die erste Richtung relativ zur zweiten Richtung unter einem Winkel von 90° ausgerichtet ist, besitzt eine so erstellte Gleitschicht selbst bei einer Belastung in verschiedenen Richtungen eine besonders dauerhafte und gleichbleibende Gleiteigenschaft, so dass sich diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers durch eine besonders lange Benutzungszeit auszeichnet.

Ebenfalls eine hohe Belastbarkeit und eine lange Standzeit der Gleitschicht des erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers werden dadurch zur Verfügung gestellt, wenn der Zwirn bzw. die Zwirne der Zwirnlage nicht nur oberflächlich mit dem Epoxidharz beschichtet und/oder die Zwirnzwischenräume mit dem Epoxidharz gefüllt sind, sondern zusätzlich hierzu noch die Zwirne der Zwirnlage in dem Epoxidharz vollständig eingebettet sind.

Werden spezielle Anforderungen insbesondere auch bezüglich der Dauerbelastbarkeit, an die Gleitschicht des erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers gestellt, so sieht eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers vor, dass das Epoxidharz, mit dem der Zwirn bzw. die Zwirne versehen ist bzw. sind, mit mindestens einem verschleißmindernden Zusatz versetzt ist. Insbesondere weist das Epoxidharz als verschleißmindernden Zusatz Metallsulfide, vorzugsweise Molybdänsulfid und/oder Wolframsulfid, Graphit, Bornitrid, vorzugsweise hexagonales Bornitrid, Eisen-Ill-Oxid, Bariumsulfat und/oder Polytetrafluorethylen, insbesondere ein Pulver von Polytetrafluorethylen, auf.

Besonders gute Ergebnisse bezüglich der zuvor beschriebenen Erhöhung der Verschleißfestigkeit der Gleitschicht des erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers werden dann erreicht, wenn die Korngröße der verschleißmindernden Zusätze auf den Gesamttiter des Zwirns abgestimmt wird, wobei insbesondere hierfür solche verschleißmindernden Zusätze verwendet werden, deren Korngröße zwischen 8 μm und 30 μm variiert.

Bezüglich der Konzentration des mindestens einen, in dem Epoxidharz vorhandenen verschleißmindemden Zusatzes, wie dieser zuvor konkret beschrieben ist, ist allgemein festzuhalten, dass sich diese Konzentration danach richtet, welche Verschleißeigenschaften insbesondere bei einer vorgegebenen Zwirnkonstruktion von der Gleitschicht des erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers gefordert werden. Besonders gute Verschleißeigenschaften in Verbindung mit hervorragenden Gleiteigenschaften werden dann erzielt, wenn das Epoxidharz den mindestens einen verschleißmindernden Zusatz in einer Konzentration von 2 Gew.% bis 20 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Epoxidharzes, aufweist. Hierbei ist die Verschleißfestigkeit der Gleitschicht einer derartigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers im Vergleich zu einer identischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers, dessen Gleitschicht keine verschleißmindernden Zusätze enthält, um etwa 20 % bis etwa 30 % verbessert, wobei diese Verbesserung jedoch auch dadurch zu erzielen ist, dass die Konstruktion der Zwirnlagen insbesondere durch Variation des Massenanteils von Polytetrafluorethylen und Polyethersulfon-Stapelfasem, durch Variation des Einzeltiters der mindestens zwei Zwimkomponenten, durch Variation des Gesamttiters des Zwirnes und/oder durch Variation der Garnbzw. Zwirndrehung auf die jeweils geforderte Verschleißfestigkeit angepasst wird.

Um bei dem erfindungsgemäßen Verbundgleitlager eine besonders sichere und zerstörungsfreie Verbindung der Tragschicht mit der Gleitschicht zu erreichen, umfasst vorzugsweise die Tragschicht ein weiteres Epoxidharz, das durch mindestens eine entsprechende Glasfaser-Lage verstärkt ist. Insbesondere dann, wenn das in der Tragschicht vorgesehene weitere Epoxidharz identisch ist mit dem in der Gleitschicht vorhandenen Epoxidharz, ergibt sich nach Aushärtung der Epoxidharze, die vorzugsweise zwischen 80 °C und 220 °C erfolgt, eine solche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers, bei der ohne Zerstörung des Gleitlagers die Tragschicht nicht von der Gleitschicht abzulösen ist.

Wie insbesondere vorstehend bereits wiederholt ausgeführt ist, ist das erfindungsgemäße Verbundgleitlager vorzugsweise als zylindrische Buchse mit einer innenliegenden Gleitschicht oder als plattenförmiges Gleitlager ausgestaltet.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verbundgleitlagers sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verbundgleitlager wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.

In der einzigen Figur ist ein als Rundbuchse ausgebildetes Verbundgleitlager schematisch und perspektivisch abgebildet, wobei die diesbezügliche Abbildung der Rundbuchse nur teilweise ist, um so auch eine Schnittfläche zu zeigen. Hierbei weist die abgebildete Rundbuchse eine innenliegende Gleitschicht 1 und eine einstückig damit verbundene äußere Tragschicht 2 auf.

Die Gleitschicht 1 umfasst eine Epoxidharzmatrix 4 sowie eine schematisch eingezeichnete und in der Epoxidharzschicht 4 eingelagerte Zwirnlage 3. Hierbei wird die Zwirnlage 3 durch eine Vielzahl von Einzelzwirnen ausgebildet, wobei die Zwirne 3a in eine erste Richtung verlaufen, während die Zwirne 3b in eine zweite Richtung ausgerichtet sind, derart, dass die Zwirne 3a relativ zu den Zwirnen 3b unter einem Winkel von 90° verlaufen.

Die Zwirne 3a und 3b weisen eine identische Zwirnkonstruktion auf.

Hierbei besitzt jeder Zwirn 3a bzw. 3b eine erste Zwimkomponente, die aus einem vorgezwimten Polytetrafluorethylen-/Polyethersulfon- Mischfasergarn mit einer Z-Drehung von 600 Drehungen/m und einem Gesamttiter von 200 dtex besteht, während die zweite Zwirnkomponente ein Polyethersulfon-Fasergarn darstellt, das mit einer Z-Drehung von ebenfalls 600 Drehungen/m versehen ist. Auch die zweite Zwirnkomponente besitzt einen Gesamttiter von 200 dtex. Selbstverständlich können auch andere erste und zweite Zwirnkomponenten verwendet werden, deren Titer dann vorzugsweise zwischen 200 dtex bis 600 dtex variiert.

Diese beiden Zwirnkomponenten sind unter Ausbildung der Zwirne 3a bzw. 3b in S-Richtung mit einer Drehung von 140 Drehungen/m miteinander verzwirnt. Klarstellend ist anzumerken, dass die Zwirne 3a und 3b an ihren Kreuzungspunkten nicht miteinander über eine textiltechnische Bindung verbunden sind. Vielmehr sind die Zwirne 3a und 3b der Zwirnlage 3 in der Epoxidharzmatrix 4 derart eingebettet, dass sie vollständig von der Epoxidharzmatrix 4 umschlossen sind, wobei die Zwischenräume der Zwirne 3a bzw. 3b ebenfalls mit Epoxidharz gefüllt sind.

Die Gleitschicht 1 wird von einer Tragschicht 2 umgeben und ist damit innig verbunden. Dieser innige Verband wird dadurch erzielt, dass die Tragschicht 2 aus einer weiteren Epoxidharzmatrix 5 ausgebildet ist, wobei die Epoxide der Epoxidharzmatrix 4 und der Epoxidharzmatrix 5 chemisch identisch sind. In die weitere Epoxidharzmatrix 5 der Tragschicht 2 sind Glasfasern 6 eingelegt, die die Tragfähigkeit der Tragschicht 2 weiter verbessern.

Um die in der Figur gezeigte Rundbuchse herzustellen, werden die Zwirne 3a und 3b, die die Zwirnlage 3 der Gleitschicht 1 ausbilden, mit einem Überschuß des Epoxidharzes beschichtet und hiernach im Kreuzmuster auf einen nicht dargestellten Dorn gewickelt. Nach Trocknung und Kondensation bei einer Temperatur zwischen 80 °C und 220 °C liegt eine stabile, innere Gleitschicht 1 vor.

Auf diese ausgehärtete Gleitschicht 1 werden dann die mit dem identischen Epoxidharz satt beschichteten Glasfasern 6 gewickelt, bis die gewünschte Wickeldichte der Tragschicht 2 erreicht ist. Hiernach erfolgt ein Trocknen und ggf. Aushärten des Epoxidharzes. Falls es erwünscht und erforderlich ist, können dem Epoxidharz insbesondere Härter, Beschleuniger und Pigmente zugesetzt werden, wobei dem Epoxidharz, das zur Herstellung der Gleitschicht 1 verwendet wird, zusätzlich noch die zuvor beschriebenen verschleißmindernden Zusätze zugegeben werden können.

Bedingt dadurch, dass das Epoxidharz der Gleitschicht 1 und der Tragschicht 2 identisch ist, erhält man eine hervorragende Bindung und Festigkeit zwischen den beiden Schichten. Soll diese Bindung weiter verbessert werden, wird das Epoxidharz der Gleitschicht nur getrocknet und nicht ausgehärtet. Auf das getrocknete Epoxidharz wird dann die Tragschicht so aufgebaut, wie dies vorstehend beschrieben ist. Hiernach erfolgt dann ein gemeinsames Aushärten des Epoxidharzes der Gleitschicht und der Tragschicht.

Nachdem der Rohling der Rundbuchse erstellt ist, wird dieser von dem zur Wicklung benötigten Dorn genommen, so dass die innere Gleitschicht 1 auf die jeweiligen Anforderungen durch eine mechanische materialabtragende Bearbeitung exakt dimensioniert wird.

Claims

Patentansprüche

1. Verbundgleitlager mit einer Tragschicht und einer damit verbundenen Gleitschicht, wobei die Gleitschicht Polytetrafluorethylen-Fasern und Polyethersulfon-Fasern umfasst, die mit einem Harz versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht mindestens eine mit einem Epoxidharz versetzte Zwirnlage umfasst, die aus einer Vielzahl von nach einem vorgegebenen Muster angeordneten Zwirnen besteht, wobei jeder Zwirn mindestens eine erste Zwirnkomponente aus einem vorgezwirnten PolytetrafluorethylenVPolyethersulfon-Mischfaser- garn und mindestens eine zweite Zwirnkomponente aus einer vorgezwirnten Polyethersulfon-Faser aufweist, und dass die mindestens zwei Zwirnkomponenten unter Ausbildung der Zwirne miteinander verzwirnt sind.

2. Verbundgleitlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zwirnlage aus einem einzigen Zwirn, der nach dem vorgegebenen Muster angeordnet ist, ausgebildet ist.

3. Verbundgleitlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Zwirn ein Zweifach-Zwirn ist.

4. Verbundgleitlager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zwirnkomponente ein Polyethersulfon-Fasergarn ist.

5. Verbundgleitlager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Massenverhältnis von Polytetrafluorethylen zum Polyethersulfon in dem Zwirn zwischen 1:1,8 und 1 :2,2 variiert.

6. Verbundgleitlager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Massenverhältnis von Polytetrafluorethylen zu Polyethersulfon in der ersten Zwirnkomponente zwischen 0,9:1,1 und 1,1:0,9 variiert.

7. Verbundgleitlager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zwirnkomponente eine Garndrehung zwischen 300 Drehungen/m und 800 Drehungen/m, vorzugsweise zwischen 400 Drehungen/m und 700 Drehungen/m, aufweist.

8. Verbundgleitlager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zwirnkomponente eine Garndrehung zwischen 300 Drehungen/m und 800 Drehungen/m, vorzugsweise zwischen 400 Drehungen/m und 700 Drehungen/m, aufweist.

9. Verbundgleitlager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwirn eine Zwirndrehung zwischen 80 Drehungen/m und 400 Drehungen/m, vorzugsweise zwischen 120 Drehungen/m und 250 Drehungen/m, aufweist.

10. Verbundgleitlager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Zwirnkomponente einen Gesamttiter zwischen 100 dtex und 600 dtex besitzt.

11. Verbundgleitlager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Zwirnkomponente einen Einzelfasertiter zwischen 0,8 dtex und 4 dtex besitzt.

12. Verbundgleitlager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwirnlage eine Vielzahl von in eine erste Richtung verlaufende, parallel zueinander angeordnete Zwirne und eine Vielzahl von in eine zweite Richtung verlaufende, ebenfalls parallel zueinander angeordnete Zwirne aufweist, wobei die erste Richtung relativ zur zweiten Richtung unter einem Winkel von 90° ausgerichtet ist.

13. Verbundgleitlager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwirne der Zwirnlage in dem Epoxidharz eingebettet sind.

14. Verbundgleitlager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Epoxidharz mit mindestens einem verschleißmindemden Zusatz versetzt ist.

15. Verbundgleitlager nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der verschleißmindernde Zusatz in dem Epoxidharz Metallsulfide, vorzugsweise Molybdänsulfid und/oder Wolframsulfid, Graphit, Bornitrid, vorzugsweise hexagonales Bornitrid, Eisen-HI- Oxid, Bariumsulfat und/oder Polytetrafluorethylen umfasst.

16. Verbundgleitlager nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine verschleißmindernde Zusatz eine Korngröße zwischen 8 μm und 30 μm aufweist.

17. Verbundgleitlager nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine verschleißmindernde Zusatz in einer Konzentration von 2 Gew.% bis 20 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Epoxidharzes, in dem Epoxidharz (4) enthalten ist.

18. Verbundgleitlager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragschicht mindestens ein weiteres Epoxidharz und Glasfasern umfasst.

19. Verbundgleitlager nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Epoxidharz der Tragschicht identisch ist mit dem Epoxidharz der Gleitschicht.

20. Verbundgleitlager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager als zylindrische Buchse mit einer innenliegenden Gleitschicht oder als plattenförmiges Gleitlager ausgebildet ist.