WO2020020397A1 - Verfahren zur herstellung eines gleitlagers sowie gleitlager - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines gleitlagers sowie gleitlager Download PDF

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Stanislav FRANK
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a plain bearing with a
  • the invention further relates to a plain bearing which is produced in accordance with such a method.
  • plain bearings in machine and device construction often use plain bearings in addition to roller bearings.
  • sliding friction takes place between two bearing sections that are in direct contact.
  • a desirable goal with plain bearings is to provide maintenance-free and / or low-maintenance plain bearings.
  • plain bearings are formed with a sliding layer, which can have metallic and / or polymeric components, impregnated fabrics and the like also being used.
  • the publication DE 29 13 745 A1 describes a layer material, in particular as a sliding layer for a sliding bearing.
  • the layer material has a metallic
  • Plastic layer metal particles are arranged.
  • the plastic layer is designed as a thermoplastic plastic matrix, the plastic layer being melted directly onto a roughened surface of the support layer.
  • the surface is roughened mechanically, for example by blasting, brushing and / or grinding.
  • This object is achieved by the method for producing a sliding bearing with a sliding partner (and a counter sliding partner, wherein a surface of the sliding partner and / or the counter sliding partner is coated with a sliding layer) in that the surface is coated with a sliding layer prior to coating
  • non-mechanical surface treatment for increasing the surface polarity, degreasing and / or increasing the surface wettability.
  • the object is further achieved by a manufactured by this method
  • the plain bearing is designed to support and / or connect otherwise mechanically separated structural parts.
  • the plain bearing has a sliding partner and a counter sliding partner.
  • Sliding partners and counter sliding partners form in particular bearing partners of the sliding bearing.
  • sliding partner and counter sliding partner are releasably attached to each other and / or attachable.
  • the sliding partner and counter sliding partner preferably form two rings or bearing rings, in particular two concentric bearing rings, around a common bearing axis.
  • Sliding partners and counter sliding partners are preferably rotatable and / or pivotable about the common bearing axis.
  • the sliding partner and counter-sliding partner can in particular be rotated relative to one another.
  • the sliding partner and the counter sliding partner each have a surface.
  • the surface (s) is / are designed to face a sliding surface between the sliding partner and the counter sliding partner.
  • the surfaces are for example, cylindrical outer surfaces or end faces of the rings.
  • sliding partners and counter sliding partners are designed as concentric cylindrical rings around the bearing axis, the outer cylindrical surface of the inner ring forming one of the surfaces and the inner cylindrical surface of the outer ring forming another of the surfaces.
  • sliding partners and counter sliding partners are designed as concentric cylindrical rings around the bearing axis, the outer cylindrical surface of the inner ring forming one of the surfaces and the inner cylindrical surface of the outer ring forming another of the surfaces.
  • the surface of the sliding partner and / or the surface of the counter sliding partner has a sliding layer. If there is only one sliding layer on the sliding partner, the surface of the counter sliding partner is in sliding contact with the sliding layer. If there is only one sliding layer on the counter sliding partner, the surface of the sliding partner is in sliding contact with the sliding layer. If both the sliding partner and the counter sliding partner are provided with a sliding layer on the treated surfaces, the two sliding layers are in sliding contact with one another.
  • the surface of the sliding partner and / or the counter sliding partner is subjected to a non-mechanical surface treatment before coating with the sliding layer.
  • the non-mechanical surface treatment is, for example, a chemical, a physical and / or an electrochemical
  • the non-mechanical surface treatment serves to increase the surface polarity, to increase the surface wettability, to degrease and / or to improve the interaction between the sliding layer and the surface. Furthermore, the surface treatment can be designed for surface activation and in particular include structuring, cleaning and / or roughening the surface. In particular, the non-mechanical
  • Non-mechanical surface treatment can be designed as a non-contact surface treatment.
  • a significantly better bonding and / or connection of the sliding layer and surface can be achieved, and in particular a moisture-resistant sliding bearing can be provided.
  • This invention is based on the consideration that the use of a non-mechanical surface treatment can provide a cost-effective method for producing plain bearings.
  • the surface treatment is a
  • Corona treatment of the surface to be coated includes.
  • the electrical discharge takes place, for example, with a high voltage of more than ten kV, in particular more than twenty kV.
  • the voltage of the high-voltage discharge is preferably less than forty kV.
  • High voltage discharge and / or during corona treatment ions are generated in the vicinity of the surface, the ions hitting the surface with high energy.
  • the surface is partially oxidized and / or chemically changed by means of the ions and / or the corona treatment. For example, the
  • Carbon monoxide and / or dioxide are generated in the high voltage discharge.
  • the corona treatment is preferably carried out at atmospheric pressure and is designed, for example, as a cold plasma process.
  • impurities present on the surface to be treated in particular in the form of hydrocarbon compounds, modified and / or in particular radically split and thus broken down.
  • the surface treatment comprises a plasma treatment of the surface.
  • the plasma treatment is a treatment with an inert gas plasma.
  • the noble gas plasma is preferably an argon plasma.
  • the noble gas plasma is generated, for example, by applying an electrical voltage to an electrode, whereby argon atoms are ionized and a plasma is thereby ignited.
  • the reactivity of the ions is so strong that electrons are removed from chemical bonds on the surface.
  • the plasma can also be a molecular plasma, in particular the plasma is one
  • Air plasma The plasma is used to polarize the surface of the sliding partner and / or the counter sliding partner. This way, one can
  • the plasma is preferably generated via an AC excitation.
  • the plasma can be generated by means of DC excitation.
  • the plasma is generated, for example, at a plasma nozzle, contactless means, for example, that the
  • Plasma nozzle does not come into contact with the surface.
  • the plasma jet from a plasma nozzle is preferably longer than two millimeters and in particular longer than ten millimeters.
  • the surface treatment comprises laser treatment of the surface.
  • the laser treatment is, for example, laser ablation and / or material removal by means of a laser.
  • Laser treatment is preferably carried out with a short pulse laser.
  • the laser treatment is carried out with a continuous wave laser.
  • the laser treatment is carried out with a short pulse laser.
  • the laser treatment is carried out with a continuous wave laser.
  • the sliding layer is preferably uniform and / or continuous on the
  • the sliding layer is applied in sections or partially to the surface of the sliding partner and / or the counter sliding partner.
  • the sliding layer is formed in particular by metallic and / or polymeric materials.
  • the sliding layer is designed as a self-supporting structure.
  • the sliding layer comprises a textile carrier layer, such as a fabric or the like, which is impregnated and / or coated with at least one sliding material, which can comprise at least one metal and / or at least one polymer.
  • the sliding layer serves to promote sliding and / or to reduce the sliding resistance between sliding partner and counter sliding partner. Furthermore, it is provided, for example, that the sliding layer for
  • Wear reduction and / or for corrosion protection purposes is applied to the surface of the sliding partner and / or the counter sliding partner.
  • the sliding layer can comprise one or more layer layers, wherein textile carrier materials can also be present as carriers of such layer layers.
  • the sliding layer is metallic.
  • the sliding layer is preferably a stainless steel layer, a titanium layer or a copper layer.
  • the sliding layer is or comprises a non-metallic layer, such as a glass layer or a plastic layer. It is particularly preferred if the sliding layer is or comprises a graphene layer.
  • the sliding layer comprises at least one polymer component.
  • the sliding layer comprises at least one
  • Plastic layer The plastic is formed, for example, by polytetrafluoroethylene, polyamide or polyester.
  • the sliding layer can comprise a textile carrier layer, such as a fabric, for example a plastic fabric.
  • Sliding layers can also be used in which both metallic layers and polymer layers are present and / or in which metal-plastic composite layers are present.
  • the sliding layer preferably has a thickness of less than one millimeter, in particular less than half a millimeter.
  • the sliding layer comprises at least one layer layer formed in a galvanic process, a PVD and / or a CVD process.
  • Gliding partner and / or the surface of the counter sliding partner is glued.
  • Each sliding layer is preferably coated with the surface of the sliding partner
  • the gluing, gluing and / or pressing of sliding partner and / or counter sliding partner with the sliding layer takes place after the surface treatment.
  • the surface treatment is in particular designed to improve the connection by pressing, gluing and / or gluing the sliding partner and / or counter sliding partner with the sliding layer.
  • sliding partners and / or the counter sliding partner are made from a metal.
  • Counter sliding partner made of the same material, for example the same metal.
  • sliding partners and counter sliding partners are made of different materials. It is particularly preferred that the sliding partner and the counter sliding partner are formed from a steel. Alternatively, it can be provided that the sliding partner and / or the counter sliding partner are made of aluminum, copper or a metal alloy. But sliding partners and / or counter sliding partners made of plastic can also be used.
  • the surface treatment is designed to produce blackening of the surface and / or discoloration of the surface. Thus, an indicator measure for the surface treatment
  • Coating with the sliding layer includes, in particular, gluing and / or pressing the sliding layer and sliding partner and / or the sliding layer and counter sliding partner.
  • the pressing can be used in such a way that the sliding layer forms a plating on the surface.
  • sliding partners and / or counter sliding partners can be sorted out, the surfaces of which are not sufficiently blackened and / or discolored and therefore do not correspond to the required quality.
  • the blackening of the surface by the surface treatment is produced, for example, by an oxidation of the surface.
  • Another object of the invention is a plain bearing, which is formed by the method according to the invention for producing a plain bearing.
  • the sliding bearing comprises the sliding partner and the counter sliding partner, a sliding layer being applied to a surface of the sliding partner and / or the counter sliding partner, the surface on which the sliding layer is applied having been subjected to a non-mechanical surface treatment.
  • FIG. 1 is a perspective view of a plain bearing as an embodiment; 2a, 2b and 2c show a section through the sliding partner from FIG. 1.
  • FIG. 1 schematically shows the perspective view of a plain bearing 1 with a section through the plain bearing 1.
  • the plain bearing 1 is designed, for example, as a spherical plain bearing.
  • the sliding bearing 1 has a sliding partner 2 in the form of a
  • Bearing outer ring and a counter sliding partner 3 in the form of a bearing inner ring are designed as two concentric bearing rings, the sliding partner 2 being designed as a centrally split bearing ring.
  • a sliding layer 4 is arranged between the counter sliding partner 3 and the sliding partner 2.
  • the sliding layer 4 is arranged as a coating on the inside of the inwardly facing spherical cap-shaped surface 6 of the sliding partner 2 (compare FIGS. 2a to 2c). Sliding partner 2 and counter sliding partner 3 can be rotated relative to one another about a bearing axis 5. The one pointing outwards
  • the bearing axis 5 forms in particular the axis of symmetry for sliding partner 2 and / or counter sliding partner 3.
  • Slide partner 2 and / or counter sliding partner 3 are here made of steel, the
  • Sliding layer 4 here comprises at least one plastic layer made of PTFE and a textile carrier fabric.
  • the sliding layer 4 here has a thickness of less than half a millimeter.
  • Figure 2a shows a sectional view of only the sliding partner 2 from the sliding bearing 1 of Figure 1.
  • the sliding partner 2 has grooves 8, into which ring-shaped seals, not shown, are introduced, which seal the sliding partner 2 against the counter sliding partner 3 and thus seal the sliding bearing 1 against foreign substances.
  • the surface 6 of the sliding partner 2 which points towards the bearing axis 5, that is to say is directed radially inward, forms the surface 6, which is coated with the sliding layer 4.
  • the surface 6 is designed as a smooth, in particular non-polar, surface, here one
  • the surface treatment is carried out in the form of a plasma treatment, for example an inert gas plasma treatment.
  • a plasma treatment for example an inert gas plasma treatment.
  • the surface 6 is polarized and / or its surface wettability is improved.
  • the surface 6 is polarized and / or its surface wettability is improved.
  • FIG. 2b shows the sliding partner 2 from FIG. 2a, the surface 6 ' having already been subjected to the surface treatment in this state. From a microscopic point of view, the treated surface 6 ' has a larger free surface than the surface 6 from FIG. 2a. The free surface is enlarged, for example, by introducing microstructures 7
  • Microstructuring 7 can also be done by laser ablation
  • the surface 6 ' in FIG. 2b has an increased surface polarity and / or improved surface wettability than the surface 6 from FIG. 2a.
  • the sliding layer 4 is applied to the surface 6 ′ treated in this way.
  • FIG. 2c shows the sliding partner 2 from FIG. 2b, to which the sliding layer 4 has been applied.
  • the sliding layer 4 is applied to the surface 6 ' which has already been subjected to the surface treatment.
  • the sliding layer 4 is
  • the sliding layer 4 and the sliding partner 2 can be pressed against one another under a defined pressure, so that the sliding layer 4 adheres to the treated surface 6 ′ over the entire surface.
  • a sliding layer 4 can be pressed on, for example with the formation of a cladding.

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Abstract

Gleitlager werden zur Lagerung im Maschinen-, Fahrzeug- und Anlagenbau verwendet. Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers (1) vorgeschlagen, mit einem Gleitpartner (2) und einem Gegengleitpartner (3), wobei eine Oberfläche des Gleitpartners und/oder des Gegengleitpartners mit einer Gleitschicht (4) beschichtet wird, wobei die Oberfläche vor dem Beschichten mit der Gleitschicht einer nichtmechanischen Oberflächenbehandlung zur Erhöhung der Oberflächenpolarität, Entfettung und/oder Erhöhung der Oberflächenbenetzbarkeit unterzogen wird.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers sowie Gleitlager
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers mit einem
Gleitpartner und einem Gegengleitpartner, wobei eine Oberfläche des Gleitpartners und/oder des Gegengleitpartners mit einer Gleitschicht beschichtet wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Gleitlager, das gemäß einem derartigen Verfahren hergestellt wird.
Bei Lagerungen im Maschinen- und Gerätebau werden neben Wälzlagern häufig auch Gleitlager eingesetzt. Im Gleitlager findet eine Gleitreibung zwischen zwei in direktem Kontakt stehenden Lagerabschnitten statt. Ein wünschenswertes Ziel bei Gleitlagern ist es, wartungsfreie und/oder wartungsarme Gleitlager bereitzustellen. Beispielsweise werden dazu Gleitlager mit einer Gleitschicht ausgebildet, die metallische und/oder polymere Bestandteile aufweisen kann, wobei auch imprägnierte Gewebe und dergleichen zum Einsatz kommen.
Die Druckschrift DE 29 13 745 A1 , beschreibt einen Schichtwerkstoff, insbesondere als Gleitschicht für ein Gleitlager. Der Schichtwerkstoff weist eine metallische
Stützschicht und eine darauf angebrachte Kunststoffschicht auf. In der
Kunststoffschicht sind Metallteilchen angeordnet. Die Kunststoffschicht ist dabei als eine thermoplastische Kunststoffmatrix ausgebildet, wobei die Kunststoffschicht direkt auf eine aufgeraute Oberfläche der Stützschicht aufgeschmolzen ist. Das Aufrauen der Oberfläche erfolgt dabei mechanisch, beispielsweise durch Strahlen, Bürsten und/oder Schleifen.
Bei derartigen mechanischen Verfahren entsteht Schleifstaub, der sich in Nuten des mit der Gleitschicht zu belegenden Lagerbauteiles absetzen kann, die für die
Aufnahme von Dichtungen vorhanden sind. An diesen Stellen entstehen
Undichtigkeiten bis zu einem Verrutschen oder Herausfallen der Dichtung, was ein Eindringen von Fremdstoffen in das Gleitlager begünstigt und damit eine Wartung erforderlich macht, im schlimmsten Fall eine Lebensdauer des Gleitlagers signifikant reduziert.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers bereitzustellen, welches die kostengünstige Fertigung von wartungsfreien Gleitlagern ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers mit einem Gleitpartner (und einem Gegengleitpartner, wobei eine Oberfläche des Gleitpartners und/oder des Gegengleitpartners mit einer Gleitschicht beschichtet wird, dadurch gelöst, dass die Oberfläche vor dem Beschichten mit der Gleitschicht einer
nichtmechanischen Oberflächenbehandlung zur Erhöhung der Oberflächenpolarität, Entfettung und/oder Erhöhung der Oberflächenbenetzbarkeit unterzogen wird. Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein nach diesem Verfahren hergestellten
Gleitlager. Bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers vorgeschlagen. Das Gleitlager ist zur Lagerung und/oder Verbindung von ansonsten mechanisch getrennten Strukturteilen ausgebildet. Das Gleitlager weist einen Gleitpartner und einen Gegengleitpartner auf. Gleitpartner und Gegengleitpartner bilden insbesondere Lagerpartner des Gleitlagers. Insbesondere sind Gleitpartner und Gegengleitpartner lösbar aneinander befestigt und/oder befestigbar. Vorzugsweise bilden Gleitpartner und Gegengleitpartner zwei Ringe oder Lagerringe, insbesondere zwei konzentrische Lagerringe, um eine gemeinsame Lagerachse. Gleitpartner und Gegengleitpartner sind um die gemeinsame Lagerachse vorzugsweise drehbar und/oder schwenkbar. Gleitpartner und Gegengleitpartner sind insbesondere relativ zueinander verdrehbar.
Der Gleitpartner und der Gegengleitpartner weisen jeweils eine Oberfläche auf.
Insbesondere ist/sind die Oberfläche(n) einer Gleitfläche zwischen dem Gleitpartner und dem Gegengleitpartner zugewandt ausgebildet. Die Oberflächen sind beispielsweise Zylindermantelflächen oder Stirnflächen der Ringe. Beispielsweise sind Gleitpartner und Gegengleitpartner als konzentrische zylindrische Ringe um die Lagerachse ausgebildet, wobei die äußere Zylindermantelfläche des inneren Ringes eine der Oberflächen bildet und die innere Zylindermantelfläche des äußeren Ringes eine weitere der Oberflächen bildet. Ferner können Gleitpartner und
Gegengleitpartner an axialen Stirnflächen aneinander gleiten, wobei die
kontaktierenden Stirnflächen die Oberflächen aufweisen.
Die Oberfläche des Gleitpartners und/oder die Oberfläche des Gegengleitpartners weist eine Gleitschicht auf. Ist lediglich eine Gleitschicht am Gleitpartner vorhanden, so steht die Oberfläche des Gegengleitpartners im Gleitkontakt zur Gleitschicht. Ist lediglich eine Gleitschicht am Gegengleitpartner vorhanden, so steht die Oberfläche des Gleitpartners im Gleitkontakt zur Gleitschicht. Sind sowohl der Gleitpartners als auch der Gegengleitpartner an den behandelten Oberflächen mit einer Gleitschicht versehen, so stehen die beiden Gleitschichten zueinander in Gleitkontakt.
Die Oberfläche des Gleitpartners und/oder des Gegengleitpartners wird vor dem Beschichten mit der Gleitschicht einer nicht mechanischen Oberflächenbehandlung unterzogen. Die nicht mechanische Oberflächenbehandlung ist beispielsweise eine chemische, eine physikalische und/oder eine elektrochemische
Oberflächenbehandlung. Die nicht mechanische Oberflächenbehandlung dient der Erhöhung der Oberflächenpolarität, der Erhöhung der Oberflächenbenetzbarkeit, der Entfettung und/oder der Verbesserung von Wechselwirkung zwischen Gleitschicht und Oberfläche. Ferner kann die Oberflächenbehandlung zur Oberflächenaktivierung ausgebildet sein und im Speziellen ein Strukturieren, ein Reinigen und/oder ein Anrauen der Oberfläche umfassen. Insbesondere kann die nicht mechanische
Oberflächenbehandlung als eine kontaktfreie Oberflächenbehandlung ausgebildet sein. Mittels der nicht mechanischen Oberflächenbehandlung kann eine deutlich bessere Verklebung und/oder Verbindung von Gleitschicht und Oberfläche erreicht werden, und insbesondere ein feuchtigkeitsresistentes Gleitlager bereitgestellt werden. Dieser Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass durch die Verwendung einer nicht mechanischen Oberflächenbehandlung ein kosteneffizientes Verfahren zur Herstellung von Gleitlagern bereitgestellt werden kann. Bei der bisherigen
Verwendung von mechanischen Oberflächenbehandlungen, beispielsweise durch Sandstrahlen oder anderweitige mechanische Vorbehandlung, tauchen beispielsweise immer wieder Probleme durch das Verkeilen von Sandkörnern und/oder von Abrieb oder Schleifstaub auf. Solche Sandkörner und/oder Abriebe können sich in einer Nut zur Anbringung einer Dichtung für ein Gleitlager verkeilen und eine Montage und/oder Dichtungsfunktion stark erschweren. Insbesondere ist bei mechanischen Verfahren eine gründliche Nachkontrolle nötig und gegebenenfalls Nacharbeiten zum Entfernen von Abrieb und/oder Sandkörnern vorzusehen. Durch die Verwendung der nicht mechanischen Oberflächenbehandlung kann dieses Problemfeld ausgeschlossen werden und eine schnelle und kostengünstige Herstellung von Gleitlagern
gewährleistet werden.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Oberflächenbehandlung eine
Koronabehandlung der zu beschichtenden Oberfläche umfasst. Dabei wird die
Oberfläche in der Oberflächenbehandlung beispielsweise einer elektrischen Entladung ausgesetzt. Die elektrische Entladung erfolgt beispielsweise mit einer Hochspannung von mehr als zehn kV, im Speziellen von mehr als zwanzig kV. Vorzugsweise ist die Spannung der Hochspannungsentladung kleiner als vierzig kV. Durch die
Hochspannungsentladung und/oder bei der Koronabehandlung werden Ionen in der Nähe der Oberfläche erzeugt, wobei die Ionen mit hoher Energie auf die Oberfläche treffen. Mittels der Ionen und/oder der Koronabehandlung wird die Oberfläche teilweise oxidiert und/oder chemisch verändert. Beispielsweise wird dazu die
Oberfläche in der Koronabehandlung mit Ozon, Stickoxiden, Kohlendioxid und/oder Kohlenmonoxid behandelt, wobei das Ozon, die Stickoxide und/oder das
Kohlenstoffmonoxid und/oder -dioxid in der Hochspannungsentladung erzeugt werden. Die Koronabehandlung erfolgt vorzugsweise bei Atmosphärendruck und ist beispielsweise als ein kaltes Plasmaverfahren ausgebildet. Bei der Koronabehandlung werden auf der zu behandelnden Oberfläche vorhandene Verunreinigungen, insbesondere in Form von Kohlenwasserstoffverbindungen, verändert und/oder insbesondere radikalisch gespalten und damit abgebaut.
Optional ist es vorgesehen, dass die Oberflächenbehandlung eine Plasmabehandlung der Oberfläche umfasst. Insbesondere ist die Plasmabehandlung eine Behandlung mit einem Edelgasplasma. Vorzugsweise ist das Edelgasplasma ein Argon-Plasma. Das Edelgasplasma wird beispielsweise durch Anlegen einer elektrischen Spannung an einer Elektrode erzeugt, wobei Argon-Atome ionisiert werden und ein Plasma dadurch gezündet wird. Die Reaktivität der Ionen ist insbesondere so stark, dass Elektronen aus chemischen Bindungen auf der Oberfläche entfernt werden. Insbesondere kann das Plasma auch ein Molekülplasma sein, im Speziellen ist das Plasma ein
Luftplasma. Mittels des Plasmas erfolgt an der Oberfläche des Gleitpartners und/oder des Gegengleitpartnerseine Polarisierung. Auf diese Weise kann aus einer
ursprünglich unpolaren Oberfläche des Gleitpartners und/oder Gegengleitpartners ein polares Umfeld und/oder eine polare Oberfläche erzeugt werden. Die Erzeugung des Plasmas erfolgt vorzugsweise über eine Wechselstromanregung. Alternativ kann das Plasma mittels einer Gleichstromanregung erfolgen. Das Plasma wird beispielsweise an einer Plasmadüse erzeugt, wobei kontaktfrei beispielsweise heißt, dass die
Plasmadüse nicht in Kontakt mit der Oberfläche tritt. Der Plasmastrahl aus einer Plasmadüse ist vorzugsweise länger als zwei Millimeter und im Speziellen länger als zehn Millimeter.
Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, ein nicht mechanisches
Oberflächenverfahren bereitzustellen, welches kostengünstig betreibbar ist und eine effektive Herstellung von Gleitlagern ermöglicht.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Oberflächenbehandlung eine Laserbehandlung der Oberfläche umfasst. Die Laserbehandlung ist beispielsweise eine Laserablation und/oder ein Materialabtrag mittels eines Lasers. Die
Laserbehandlung erfolgt vorzugsweise mit einem Kurzpulslaser. Alternativ erfolgt die Laserbehandlung mit einem Dauerstrichlaser. Insbesondere wird bei der
Laserbehandlung der Oberfläche eine Mikrostrukturierung ausgebildet. Die Gleitschicht ist vorzugsweise gleichförmig und/oder durchgängig auf der
Oberfläche angeordnet. Alternativ wird die Gleitschicht abschnittsweise oder partiell auf die Oberfläche des Gleitpartners und/oder des Gegengleitpartners aufgetragen.
Die Gleitschicht wird insbesondere durch metallische und/oder polymere Materialien ausgebildet. Insbesondere ist die Gleitschicht als ein selbsttragendes Gebilde ausgestaltet. Insbesondere umfasst die Gleitschicht eine textile Trägerschicht, wie ein Gewebe oder dergleichen, das mit mindestens einem Gleitmaterial, das mindestens ein Metall und/oder mindestens ein Polymer umfassen kann, imprägniert und/oder beschichtet ist. Die Gleitschicht dient einer Förderung des Gleitens und/oder einer Reduzierung des Gleitwiderstandes zwischen Gleitpartner und Gegengleitpartner. Ferner ist es beispielsweise vorgesehen, dass die Gleitschicht zur
Verschleißreduzierung und/oder zu Korrosionsschutzzwecken auf der Oberfläche des Gleitpartners und/oder des Gegengleitpartners aufgebracht ist.
Die Gleitschicht kann eine oder mehrere Schichtlagen umfassen, wobei weiterhin textile Trägermaterialien als Träger solcher Schichtlagen vorhanden sein können.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Gleitschicht metallisch ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist die Gleitschicht eine Edelstahlschicht, eine Titanschicht oder eine Kupferschicht. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Gleitschicht eine nichtmetallische Schicht ist oder umfasst, wie beispielsweise eine Glasschicht oder eine Kunststoffschicht. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Gleitschicht eine Graphenschicht ist oder umfasst.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Gleitschicht mindestens einen polymeren Bestandteil umfasst. Beispielsweise umfasst die Gleitschicht mindestens eine
Kunststoffschicht. Der Kunststoff ist beispielsweise durch Polytetrafluorethylen, Polyamid oder Polyester gebildet. Insbesondere kann die Gleitschicht eine textile Trägerschicht, wie ein Gewebe, umfassen, beispielsweise ein Kunststoffgewebe. Auch Gleitschichten sind verwendbar, bei denen sowohl metallische Schichten als auch polymere Schichten vorhanden sind und/oder bei denen Metall-Kunststoff- Composit-Schichten vorhanden sind.
Die Gleitschicht weist bevorzugt eine Dicke kleiner als einen Millimeter, insbesondere kleiner als einen halben Millimeter, auf.
Beispielsweise umfasst die Gleitschicht mindestens eine in einem galvanischen Prozess, einem PVD- und/oder einem CVD-Prozess gebildete Schichtlage.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Gleitschicht auf die Oberfläche des
Gleitpartners und/oder die Oberfläche des Gegengleitpartners aufgeklebt wird.
Vorzugsweise wird jede Gleitschicht mit der Oberfläche des Gleitpartners
beziehungsweise der Oberfläche des Gegengleitpartner verpresst. Das Aufkleben, Verkleben und/oder Verpressen von Gleitpartner und/oder Gegengleitpartner mit der Gleitschicht erfolgt nach der Oberflächenbehandlung. Die Oberflächenbehandlung ist insbesondere dazu ausgebildet, die Verbindung durch Verpressen, Verkleben und/oder Aufkleben von Gleitpartner und/oder Gegengleitpartner mit der Gleitschicht zu verbessern. Beispielsweise wird durch die nicht mechanische
Oberflächenbehandlung die Polarität der Oberfläche so verändert, dass die
Wechselwirkung von Gleitschicht und Gleitpartner und/oder Gegengleitpartner vergrößert wird und die Gleitschicht stärker an der Oberfläche haftet.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Gleitpartner und/oder der Gegengleitpartner aus einem Metall gefertigt werden. Insbesondere werden Gleitpartner und
Gegengleitpartner aus einem gleichen Material, beispielsweise gleichen Metall, gefertigt. Alternativ werden Gleitpartner und Gegengleitpartner aus unterschiedlichen Materialien gefertigt. Besonders bevorzugt ist es, dass der Gleitpartner und der Gegengleitpartner aus einem Stahl gebildet werden. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass der Gleitpartner und/oder der Gegengleitpartner aus Aluminium, aus Kupfer oder aus einer Metall-Legierung gefertigt werden. Aber auch Gleitpartner und/oder Gegengleitpartner aus Kunststoff sind einsetzbar. Optional ist es vorgesehen, dass die Oberflächenbehandlung zur Erzeugung einer Schwärzung der Oberfläche und/oder einer Verfärbung der Oberfläche ausgebildet ist. Somit wird bei der Oberflächenbehandlung ein Indikatormaß für die
Oberflächenbehandlung bereitgestellt.
Das Beschichten mit der Gleitschicht umfasst insbesondere ein Verkleben und/oder ein Verpressen von Gleitschicht und Gleitpartner und/oder von Gleitschicht und Gegengleitpartner. Das Verpressen kann dabei derart eingesetzt werden, dass die Gleitschicht eine Plattierung auf der berfläche ausbildet.
Beispielsweise können vor einem Verklebeschritt und/oder einem Verpressschritt Gleitpartner und/oder Gegengleitpartner aussortiert werden, deren Oberflächen nicht genügend geschwärzt und/oder verfärbt sind und somit nicht der geforderten Qualität entsprechen. Die Schwärzung der Oberfläche durch die Oberflächenbehandlung wird beispielsweise durch eine Oxidation der Oberfläche erzeugt. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers bereitzustellen, welches durch Reduzierung des Ausschusses und/oder von
Nacharbeiten eine kostengünstige Herstellung von Gleitlagern ermöglicht.
Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Gleitlager, welches durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers gebildet ist. Das Gleitlager umfasst den Gleitpartner und den Gegengleitpartner, wobei auf einer Oberfläche des Gleitpartners und/oder des Gegengleitpartners eine Gleitschicht aufgebracht ist, wobei die Oberfläche, auf der die Gleitschicht aufgebracht ist, einer nicht mechanischen Oberflächenbehandlung unterzogen wurde.
Weitere Vorteile, Wirkungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den beigefügten Figuren sowie deren Beschreibung. Dabei zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Gleitlagers als ein Ausführungsbeispiel; Figur 2a, 2b und 2c einen Schnitt durch den Gleitpartner aus Figur 1. Figur 1 zeigt schematisch die perspektivische Ansicht eines Gleitlagers 1 mit einem Schnitt durch das Gleitlager 1. Das Gleitlager 1 ist beispielsweise als ein Gelenklager ausgebildet. Das Gleitlager 1 weist einen Gleitpartner 2 in Form eines
Lageraußenrings und einen Gegengleitpartner 3 in Form eines Lagerinnenrings auf. Gegengleitpartner 3 und Gleitpartner 2 sind als zwei konzentrische Lagerringe ausgebildet, wobei der Gleitpartner 2 als ein mittig geteilter Lagerring ausgeführt ist. Zwischen dem Gegengleitpartner 3 und dem Gleitpartner 2 ist eine Gleitschicht 4 angeordnet. Die Gleitschicht 4 ist als ein Belag auf der Innenseite der nach innen weisenden kugelkalottenförmigen Oberfläche 6 des Gleitpartners 2 (vergleiche Figuren 2 a bis 2c) angeordnet. Gleitpartner 2 und Gegengleitpartner 3 sind um eine Lagerachse 5 gegeneinander verdrehbar. Die nach außen weisende
kugelkalottenförmige Oberfläche des Gegengleitpartners 3 kann eine weitere, nicht im Detail dargestellte Gleitschicht aufweisen. Die Lagerachse 5 bildet insbesondere die Symmetrieachse für Gleitpartner 2 und/oder Gegengleitpartner 3. Gleitpartner 2 und/oder Gegengleitpartner 3 sind hier aus einem Stahl gefertigt, wobei die
Gleitschicht 4 hier umfassend mindestens eine Kunststoffschicht aus PTFE und ein textiles Trägergewebe ausgebildet ist. Die Gleitschicht 4 weist hier eine Dicke kleiner als einen halben Millimeter auf.
Figur 2a zeigt eine Schnittdarstellung lediglich des Gleitpartner 2 aus dem Gleitlager 1 der Figur 1. Der Gleitpartner 2 weist Nuten 8 auf, in welche nicht dargestellte ringförmige Dichtungen eingebracht werden, die eine Abdichtung des Gleitpartners 2 gegenüber dem Gegengleitpartner 3 und damit eine Abdichtung des Gleitlagers 1 gegenüber Fremdstoffen bewirken sollen. Die Oberfläche 6 des Gleitpartners 2, welche zu der Lagerachse 5 hin weist, also nach radial innen gerichtet ist, bildet die Oberfläche 6, welche mit der Gleitschicht 4 beschichtet wird. In dem nicht behandelten Zustand, also vor der nichtmechanischen Oberflächenbehandlung, ist die Oberfläche 6 als eine glatte, insbesondere unpolare, Oberfläche ausgebildet, hier eine
Stahloberfläche. Bei der Oberflächenbehandlung wird die Oberfläche 6
nichtmechanisch behandelt. Die Oberflächenbehandlung erfolgt dabei in Form einer Plasmabehandlung, beispielsweise einer Edelgasplasmabehandlung. Bei der Oberflächenbehandlung wird die Oberfläche 6 polarisiert und/oder deren Oberflächenbenetzbarkeit verbessert. Beispielsweise erfolgt bei der
Oberflächenbehandlung eine Aufrauhung der Oberfläche 6 und/oder eine Entfettung der Oberfläche 6 und/oder eine Mikrostrukturierung der Oberfläche 6.
Figur 2b zeigt den Gleitpartner 2 aus Figur 2a, wobei die Oberfläche 6' in diesem Zustand schon der Oberflächenbehandlung unterzogen wurde. Die behandelte Oberfläche 6' weist hier mikroskopisch gesehen eine größere freie Oberfläche als die Oberfläche 6 aus Figur 2a auf. Die Vergrößerung der freien Oberfläche erfolgt beispielsweise durch das Einbringen von Mikrostrukturierungen 7. Die
Mikrostrukturierungen 7 können auch durch eine Laserablation als
Oberflächenbehandlung eingebracht werden. Die Oberfläche 6' in Figur 2b weist eine vergrößerte Oberflächenpolarität und/oder verbesserte Oberflächenbenetzbarkeit als die Oberfläche 6 aus Figur 2a auf. Auf die so oberflächenbehandelte Oberfläche 6' wird in einem weiteren Schritt die Gleitschicht 4 aufgebracht.
Figur 2c zeigt den Gleitpartner 2 aus Figur 2b, auf den die Gleitschicht 4 aufgebracht wurde. Dabei ist auf die Oberfläche 6', welche bereits der Oberflächenbehandlung unterzogen wurde, die Gleitschicht 4 aufgetragen. Die Gleitschicht 4 wird
beispielsweise durch Kleben auf die Oberfläche 6' aufgebracht. Insbesondere können die Gleitschicht 4 und der Gleitpartner 2 dabei miteinander unter definiertem Druck gegeneinander gepresst werden, sodass die Gleitschicht 4 vollflächig an der behandelten Oberfläche 6' haftet. Alternativ kann eine Gleitschicht 4 aufgepresst werden, beispielsweise unter Ausbildung einer Plattierung. Bezuqszeichenliste Gleitlager
Gleitpartner
Gegengleitpartner
Gleitschicht
Lagerachse
Oberfläche
' (behandelte) Oberfläche
Mikrostrukturierung
Nut

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers (1 ) mit einem Gleitpartner (2) und einem Gegengleitpartner (3), wobei eine Oberfläche (6) des Gleitpartners (2) und/oder des Gegengleitpartners (3) mit einer Gleitschicht (4) beschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (6) vor dem Beschichten mit der Gleitschicht (4) einer nichtmechanischen Oberflächenbehandlung zur Erhöhung der Oberflächenpolarität, Entfettung und/oder Erhöhung der Oberflächenbenetzbarkeit unterzogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbehandlung eine Koronabehandlung der Oberfläche (6) umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbehandlung eine Plasmabehandlung der Oberfläche (6) umfasst.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbehandlung eine Laserbehandlung der Oberfläche (6) umfasst.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitpartner (2) und/oder der Gegengleitpartner (3) aus einem Stahl gefertigt werden.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (4) metallisch ausgebildet wird.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (4) durch mindestens einen Kunststoff ausgebildet wird.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichten ein Verkleben und/oder Verpressen von Gleitschicht (4) und
Gleitpartner (2) und/oder Gleitschicht (4) und Gegengleitpartner (3) umfasst.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Oberflächenbehandlung eine Schwärzung der behandelten Oberfläche (6') erzeugt wird.
10. Gleitlager erhältlich durch ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche.
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