DE102008049747A1

DE102008049747A1 - Schwingungsdämpfendes Gleitlager-Verbundmaterial und Gleitlagerbuchse und Gleitlageranordnung

Info

Publication number: DE102008049747A1
Application number: DE102008049747A
Authority: DE
Inventors: Dominique Burgeff; Jürgen Dr. Hartmann; Jörg Heldmann
Original assignee: Saint Gobain Performance Plastics Pampus GmbH
Current assignee: Saint Gobain Performance Plastics Pampus GmbH
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2010-04-01
Also published as: JP6097337B2; CN102245916A; US20110262064A1; MX2011003369A; WO2010038137A1; CA2738900C; KR101557712B1; BRPI0919535A2; KR20130097812A; CA2925516C; MX345542B; KR101506200B1; CA2925516A1; US9022656B2; KR20110060944A; KR20140090697A; PL2340374T3; CA2738900A1; JP2015180838A; JP2012504216A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein schwingungsdämpfendes Gleitlager-Verbundmaterial umfassend eine ein Gleitmaterial enthaltende Gleitschicht (10, 15), eine formstabile Trägerschicht (12) und eine elastische Schicht (14), erhalten durch: - Bereitstellen der Gleitschicht, der formstabilen Trägerschicht und der Elastomerschicht jeweils in Form von flächigem Material, insbesondere bahnförmigem Endlosmaterial, - flächiges Verbinden der Gleitschicht mit der formstabilen Trägerschicht und - flächiges Verbinden der elastischen Schicht mit der formstabilen Trägerschicht auf der von der Gleitschicht abgewandten Seite der formstabilen Trägerschicht oder - Bereitstellen der Gleitschicht, der formstabilen Trägerschicht und der Elastomerschicht jeweils in Form von flächigem Material, insbesondere bahnförmigem Endlosmaterial, - flächiges Verbinden der Gleitschicht mit der Elastomerschicht und - flächiges Verbinden der Elastomerschicht mit der formstabilen Trägerschicht auf der von der Gleitschicht abgewandten Seite der Elastomerschicht. Ferner betrifft die Erfindung eine Gleitlagerbuchse und eine Gleitlageranordnung sowie ein Verfharen zur Herstellung eines schwingungsdämpfenden Gleitlager-Verbundmaterials.

Description

Die Erfindung betrifft ein schwingungsdämpfendes Gleitlager-Verbundmaterial. Ferner betrifft die Erfindung eine aus diesem Material hergestellte Gleitlagerbuchse, eine Gleitlageranordnung und ein Verfahren zur Herstellung eines Gleitlager-Verbundmaterials.
Gleitlager aus Verbundmaterial – auch mit einer Elastomerschicht (z. B. US 3,881,791 ) versehen – sind seit Langem bekannt und werden in der Automobilindustrie ebenso wie in anderen Industriezweigen in vielfältiger Weise als Gleitlager unterschiedlichster Geometrie, beispielsweise als zylindrische Gleitlagerbuchsen, eingesetzt.
Eine solche zylindrische Gleitlagerbuchse mit einer umgebenden Elastomerschicht ist in der US 2003/0012467 A1 beschrieben. Sie umfasst ein hülsenförmiges zylindrisches Gleitlager aus einem polymeren Kunststoff, z. B. Polyimid, welches von einer Elastomerhülse umgeben ist. Zur Herstellung dieser Lageranordnung kann gemäß der US 2003/0012467 A1 das zylindrische Gleitlager in einen Elastomerring eingepresst werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die hülsenförmige Elastomerschicht um das polymere Gleitlager herumzuspritzen. Dies gelingt jedoch in befriedigender Weise nur bei sehr einfachen Geometrien, wie beispielsweise rein zylindrischen Hülsen, oder ist mit erheblichem Aufwand verbunden.
Aus der DE 20 2005 006 868 U1 ist ein weiteres Gleitlager-Verbundsystem bekannt, bei dem ein metallischer Träger mit einer Elastomerschicht belegt ist, auf der eine reibungsmindernd wirkende, beispielsweise PTFE enthaltende Deckschicht als Gleitschicht angeordnet ist. Im Einzelnen ist in der DE 20 2005 006 868 U1 beschrieben, dass die reibungsmindernd wirkende Deckschicht ebenso wie die Elastomerschicht und die die Elastomerschicht mit dem metallischen Trägermaterial verbindende Haftvermittlungsschicht jeweils als lösungsmittelhaltiger Nasslack auf die jeweils darunter liegende Schicht appliziert werden. Dies hat zur Folge, dass beispielsweise im Falle der Elastomerschicht nur vergleichsweise geringe Schichtdicken von typischerweise 5 bis 120 μm möglich sind. Die Applikation der einzelnen Schichten auf das Trägermaterial als Nasslack erlaubt jedoch auch die Erzeugung komplexerer Formen, beispielsweise einer mit einem Axialbund versehenen Lagerbuchse, ohne dass das Schichtsystem bei der Formung zerstört wird, da der Verbund erst nach dem Formungsschritt fertig gestellt wird. Eine hinreichende Schwingungsdämpfung ist mit einer solchen Lagerbuchse jedoch nicht möglich, da die hauptsächlich für die Schwingungsdämpfung verantwortliche Elastomerschicht keine hinreichende Dicke aufweist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein schwingungsdämpfendes Gleitlager-Verbundmaterial anzugeben, welches sich durch besonders günstige Schall- und Schwingungsdämpfungseigenschaften auszeichnet und dabei auch die Erzeugung komplexerer dreidimensionaler Lagergeometrien erlaubt, ohne dass die Gefahr einer Zerstörung des Materialverbunds besteht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem schwingungsdämpfenden Gleitlager-Verbundmaterial, umfassend eine ein Gleitmaterial enthaltende Gleitschicht, eine formstabile Trägerschicht und eine elastische Schicht, gelöst, wobei das Gleitlager-Verbundmaterial erhalten wird durch:

– Bereitstellen der Gleitschicht, der formstabilen Trägerschicht und der Elastomerschicht jeweils in Form von flächigem Material, insbesondere bahnförmigem Endlosmaterial,
– flächiges Verbinden der Gleitschicht mit der formstabilen Trägerschicht und
– flächiges Verbinden der elastischen Schicht mit der formstabilen Trägerschicht auf der von der Gleitschicht abgewandten Seite der formstabilen Trägerschicht

– Bereitstellen der Gleitschicht, der formstabilen Trägerschicht und der Elastomerschicht jeweils in Form von flächigem Material, insbesondere bahnförmigem Endlosmaterial,
– flächiges Verbinden der Gleitschicht mit der Elastomerschicht und
– flächiges Verbinden der Elastomerschicht mit der formstabilen Trägerschicht auf der von der Gleitschicht abgewandten Seite der Elastomerschicht.

Das erfindungsgemäße Gleitlager-Verbundmaterial weist somit ein wenigstens drei Schichten aufweisendes Schichtsystem auf. Gemäß der Lehre der Erfindung kann die formstabile Trägerschicht zwischen der Gleitschicht und der elastischen Schicht angeordnet sein. Ebenso ist es möglich, die elastische Schicht zwischen der Gleitschicht und der formstabilen Trägerschicht anzuordnen.
Auf der von der Gleitschicht abgewandten Seite des Gleitlager-Verbundmaterials können weitere Schichten vorgesehen sein. Ist beispielsweise die elastische Schicht zwischen Gleitschicht und formstabiler Trägerschicht angeordnet, so kann auf der nichtbelegten Seite der formstabilen Trägerschicht eine weitere elastische Schicht vorgesehen sein, wobei diese bevorzugt wiederum als flächiges Material bereitgestellt und mit der formstabilen Trägerschicht flächig verbunden wird.
Das erfindungsgemäße Gleitlager-Verbundmaterial zeichnet sich durch einen besonders festen Verbund der einzelnen Schichten untereinander aus, so dass das Verbundmaterial durch verschiedene Formungstechniken beispielsweise aus einem Flachmaterial in dreidimensionale Geometrien übergeführt werden kann. Das Schichtsystem selbst ist einfach aufgebaut und zeichnet sich durch besonders gute Schwingungs- und Geräuschdämpfungseigenschaften aus. Dies wird dadurch erreicht, dass einerseits die Schichten vollflächig miteinander verbunden sind und andererseits die Bereitstellung der einzelnen Schichten als flächige Ausgangsmaterialien eine Variation der einzelnen Schichtdicken in großem Umfang ermöglicht. Hierdurch wird im Einsatz des Gleitlager-Verbundmaterials, beispielsweise in Form einer Gleitlagerbuchse mit axialem Bund, eine optimale Schwingungsdämpfung unabhängig von der Art und Stärke der Relativbewegung zwischen den Lagerpartnern erreicht. Ferner bewirkt die fest im Verbund integrierte elastische Schicht eine wirksame Körperschallentkopplung, so dass die Schallübertragung über die Lagerstelle minimiert ist. Im Falle eines Einsatzes einer solchen Gleitlagerbuchse in einer Sitzstruktur bedeutet dies somit eine wirkungsvolle Schwingungsdämpfung und Entkopplung der Fahrzeugbodengruppe vom Sitzgestühl, was den Fahrkomfort spürbar erhöht.
Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Gleitlager-Verbundmaterials besteht darin, dass es in einem oder mehreren Verbindungsschritten aus den zunächst als flächige Materialien vorliegenden Einzelschichten erhalten wird. Die flächigen Materialien können beispielsweise als Endlosbänder vorliegen, die im Herstellungsprozess kontinuierlich abgewickelt und zur Erzeugung des Materialverbundes in einem oder mehreren Schritten miteinander verbunden werden. Hierdurch ist es, wie bereits erwähnt, möglich, Gleitlager-Verbundmaterialien mit besonders ausgeprägtem elastischem Schichtanteil zu erzeugen, wobei sich das aus dem erfindungsgemäßen Gleitlager-Verbundmaterial hergestellte Lager besser an gegebene Lagergehäusegeometrien anpassen kann und somit in der Lage ist, Toleranzen, wie auch Fluchtungsfehler zwischen den Lagerpartnern auszugleichen, ohne dabei zerstört zu werden. Insbesondere, wenn lokal Belastungsspitzen, insbesondere beim Verkanten durch Fluchtungsfehler, auftreten, werden diese durch elastische Verformung nivelliert.
Das erfindungsgemäße Gleitlager-Verbundmaterial kann aufgrund der vorstehend beschriebenen vorteilhaften Eigenschaften in mannigfaltiger Weise eingesetzt werden. Beispielsweise kann es nach entsprechender Formung als Scharnierlager zum Einsatz kommen, wobei hier die hohe elastische Verformbarkeit dazu benutzt werden kann, definierte Drehmomente zu erzeugen.
Durch flächiges Verbinden der Gleitschicht mit der formstabilen Trägerschicht einerseits und der elastischen Schicht mit der formstabilen Trägerschicht auf der von der Gleitschicht abgewandten Seite andererseits wird ein Schichtsystem erzeugt, welches beispielsweise zu einer zylindrischen Lagerbuchse mit innenliegender Gleitschicht umgeformt werden kann. Dies bedeutet, dass die elastische Schicht außenseitig angeordnet ist und somit mit einem Lagergehäuse in Kontakt steht. Dabei sorgt der deutlich höhere Reibwert von Elastomeren, aus denen die elastische Schicht beispielsweise gebildet sein kann, gegen das Material des Lagergehäuses, beispielsweise Stahl, im Vergleich zu einer Materialpaarung Stahl gegen Stahl dafür, dass ein Mitdrehen des Verbundgleitlagers im Gehäuse wirkungsvoll unterbunden wird. Dies ist besonders bei Lossitzpassungen der Gleitlager in Lagergehäusen, wie z. B. bei Riemenspannern, von Nutzen.
Erfindungsgemäß kann das schwingungsdämpfende Gleitlager-Verbundmaterial erhalten sein durch Bereitstellen der einzelnen Schichten jeweils in Form von flächigem Material, durch flächiges Verbinden der Gleitschicht mit der formstabilen Trägerschicht und durch flächiges Verbinden der elastischen Schicht mit der formstabilen Trägerschicht auf der von der Gleitschicht abgewandten Seite der formstabilen Trägerschicht.
Zunächst wird in einem ersten Verbindungsschritt die Gleitschicht mit der formstabilen Trägerschicht verbunden.
Dies erfolgt bevorzugt mittels eines Klebers in einem Temperaturbereich von 250 bis 400°C. Der bevorzugt eingesetzte Klebstoff enthält mindestens Fluorpolymer, insbesondere Perfluor-Alkoxy-Polymer (PFA), Perfluormethylvinylether (MFA), Ethylen-Tetrafluoroethylen (ETFE), Polychlortrifluorethylen (PCTFE), Polyvinylidenfluorid (PVDF), fluoriertes Ethylen-Propylen (FEP), Terpolymer aus Tetrafluoroethylen, Hexafluorpropylen, Vinylidenfluorid (THV), ausgehärtete Klebstoffe, insbesondere Epoxidkleber, Polyimidkleber und/oder Heißkleber niedriger Temperatur, insbesondere Ethylen-Vinyl-Acetat und Polyether/Polyamidcopolymer, oder geeignete Thermoplaste und/oder Mischungen daraus.
Das Verbinden zwischen elastischer Schicht und formstabiler Trägerschicht erfolgt dann bevorzugt mittels eines Haftvermittlers. Enthält die elastische Schicht ein Elastomer, beispielsweise Nitrilkautschuk, Neoprenkautschuk, Silikonkautschuk, ein olefinisches Elastomer, ein Styrol-Elastomer, ein thermoplastisches Elastomer, ein vernetztes Elastomer, ein Polyether-/Polyester-Elastomer, ein Ethylen-Propylen-Elastomer, Ethylen-Acrylat-Kautschuke und/oder ein Fluorelastomer, so wird die feste Verbindung zwischen dem Trägermaterial und der elastischen Schicht bevorzugt durch einen Vulkanisationsprozess bei einer Temperatur von ca. 150 bis 250°C erzeugt. Hierbei kommt es zu einer Vernetzung innerhalb des Elastomers und mit der durch den Haftvermittler aktivierten Oberfläche des Trägermaterials. Die zwischen Trägermaterial und elastischer Schicht somit angeordnete Haftvermittlerschicht enthält bevorzugt mindestens ein reaktives Polymer, insbesondere auf Silan-Basis, und/oder Pigmente in einem Lösungsmittel, insbesondere in Methylisobutylketon, in Xylol, in Ethanol und Wasser oder in Ethanol und Methylethylketonen.
Aufgrund der bevorzugt bei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführten beiden Verbindungsschritte erfolgt die Herstellung des schwingungsdämpfenden Gleitlager-Verbundmaterials, bei dem die Gleitschicht einerseits und die elastische Schicht andererseits jeweils mit einer Oberfläche der formstabilen Trägerschicht verbunden werden, bevorzugt in einem zweistufigen Prozess. Hierbei wird bevorzugt als erster Schritt die Verbindung zwischen Gleitschicht und formstabiler Trägerschicht hergestellt, da diese bei der höheren Temperatur erfolgen sollte. Nach Abkühlen des aus Gleitschicht und formstabiler Trägerschicht bestehenden Zwischenproduktes auf einen für die Anvulkanisierung der elastischen Schicht geeigneten Temperaturbereich (ca. 150°–250°C) wird die zweite Verbindung, nämlich die Verbindung der elastischen Schicht mit der formstabilen Trägerschicht auf der von der Gleitschicht abgewandten Seite der formstabilen Trägerschicht erzeugt.
Alternativ kann das erfindungsgemäße schwingungsdämpfende Gleitlager-Verbundmaterial aus einem aus Gleitschicht, formstabiler Trägerschicht und elastischer Schicht gebildeten Verbundsystem bestehen, bei dem die elastische Schicht zwischen der Gleitschicht und der formstabilen Trägerschicht angeordnet ist. Hierbei ist es möglich, die beiden Verbindungen in einem gemeinsamen Schritt durchzuführen, da bevorzugt beide in einem Vulkanisationsprozess erzeugt werden.
Das in der Gleitschicht enthaltene Gleitmaterial kann auf unterschiedlichste Weise chemisch zusammengesetzt sein. Bevorzugt enthält es einen Kunststoff, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Fluorpolymeren, insbesondere Polytetrafluorethylen (PFTE), fluoriertes Ethylen-Propylen (FEP), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polychlortrifluorethylen (PCTFE) und Perfluoralkoxypolymer (PFA), und Polyacetal, Polyetheretherketon (PEEK), Polyethylen (PE), Polysulfon, insbesondere Polyethersulfon, Polyamid (PA), Polyimid (PI), Polyphenylensulfid (PPS), Polyurethan (PUR), Polyester, Polyphenylenoxid sowie Gemische daraus.
Die formstabile Trägerschicht besteht bevorzugt aus Metall, insbesondere Stahl, Edelstahl, Kupfer, Titan, Bronze, Messing, Aluminium oder einer Legierung daraus.
Hinsichtlich der einzelnen Schichtdicken der das erfindungsgemäße Gleitlager-Verbundmaterial bildenden Schichten werden besonders günstige Dämpfungs- und Körperschallentkopplungseigenschaften dann erreicht, wenn die Dicke der elastischen Schicht ein Mehrfaches der Dicke der Gleitschicht beträgt. So beträgt die Dicke der elastischen Schicht bevorzugt 0,15 bis 5 mm, vorzugsweise 0,3 bis 0,6 mm. Die Gleitschicht kann eine Dicke von 0,05 bis 1,0 mm, vorzugsweise von 0,1 bis 0,3 mm aufweisen. Die formstabile Trägerschicht ihrerseits weist bevorzugt eine Dicke von 0,1 bis 1,5 mm, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 mm auf.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Gleitschicht und die formstabile Trägerschicht integral ausgeführt, derart, dass die Trägerschicht von dem Gleitmaterial der Gleitschicht umgeben ist. Hierbei besteht die flächige Verbindung der Gleitschicht mit der formstabilen Trägerschicht somit darin, diesen integralen Schichtverbund herzustellen. In diesem Fall ist die Trägerschicht bevorzugt als Metalleinlage, insbesondere als Metallgewebe, Streckmetall oder Metallvlies in dem Gleitmaterial der Gleitschicht ausgebildet.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Gleitlagerbuchse, gefertigt aus einem Gleitlager-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Bevorzugt weist diese Gleitlagerbuchse wenigstens einen stirnseitig angeordneten Axialbund auf. Aufgrund des hochfesten Verbundes der einzelnen Schichten des erfindungsgemäßen Gleitlager-Verbundmaterials, nämlich der Gleitschicht, der formstabilen Trägerschicht und der elastischen Schicht, ist die Ausformung eines solchen Axialbundes problemlos möglich, ohne dass es zu einem Abreißen oder Lösen einer oder mehrerer Schichten kommt.
Die Gleitlagerbuchse kann im Wesentlichen zylindrisch geformt sein, ebenso ist es jedoch auch möglich, die Gleitlagerbuchse konisch – mit oder ohne Axialbund – zu formen.
Aus dem erfindungsgemäßen schwingungsdämpfenden Gleitlager-Verbundmaterial kann infolge des festen Schichtverbunds die Gleitlagerbuchse auf verschiedene Weise erzeugt werden. So ist es einerseits möglich, die Gleitlagerbuchse durch Rollen oder Biegen aus dem zunächst als Flachmaterial vorliegenden erfindungsgemäßen Gleitlager-Verbundmaterial herzustellen.
Alternativ ist es möglich, die Gleitlagerbuchse durch kombiniertes Stanzen und Tiefziehen zu erzeugen.
Das erfindungsgemäße schwingungsdämpfende Gleitlager-Verbundmaterial kann in Form einer Gleitlagerbuchse mit oder ohne Axialbund oder auch in anderer Form vielseitig zum Einsatz kommen. Denkbar ist der Einsatz in Scharnieren zum Ausgleich von Fluchtungsfehlern, als Toleranzausgleichselement wie auch zur Erzeugung von definierten Drehmomenten zwischen den Lagerpartnern. In Sitzen kann das Gleitlager-Verbundmaterial ebenso zum Toleranzausgleich als auch zum Ausgleich von Fluchtungsfehlern und insbesondere zur Körperschallentkopplung zur Erhöhung des Fahrkomforts dienen. Diese Eigenschaften können auch beim Einsatz des Gleitlager-Verbundmaterials in einer Fahrzeuglenkung, bei Fahrwerkskomponenten eines Fahrzeugs sowie für hochfrequent oszillierende Bewegungen (Riemenspanner, Zweimassenschwungrad, entkoppelte Riemenscheibe, Stoßdämpfer und Komponenten der Fahrzeugaufhängung) ausgenutzt werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine schwingungsdämpfende Gleitlageranordnung, umfassend ein Lagergehäuse, eine Gleitlagerbuchse nach einem der Ansprüche 14 bis 21 und einen Lagerzapfen. Hierbei ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, dass die elastische Schicht des Gleitlager-Verbundmaterials der Gleitlagerbuchse senkrecht zu seiner Schichterstreckung vorgespannt ist. Durch diese Vorspannung der elastischen Schicht wird erreicht, dass ein sukzessiver Materialabtrag in der Gleitschicht über die Lebensdauer des Gleitlagers durch eine entsprechende Ausdehnung der vorgespannten elastischen Schicht kompensiert werden kann, so dass während der gesamten Lebensdauer des Gleitlagers eine spielfreie Lagerung der Lagerpartner sichergestellt ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines schwingungsdämpfenden Gleitlager-Verbundmaterials umfassend eine ein Gleitlagermaterial enthaltende Gleitschicht, eine formstabile Trägerschicht und eine elastische Schicht. Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine aus dem erfindungsgemäßen Gleitlager-Verbundmaterial durch Rollen erzeugte zylindrische Gleitlagerbuchse mit Spalt in perspektivischer Ansicht,
2a, b aus dem erfindungsgemäßen Gleitlager-Verbundmaterial durch Rollen erzeugte zylindrisch und konische Gleitlagerbuchsen mit axialem Bund in perspektivischer Ansicht,
3 eine erste Gleitlageranordnung in perspektivischer Ansicht,
4 eine zweite Gleitlageranordnung in perspektivischer Ansicht,
5 eine durch Tiefziehen erzeugte Gleitlagerbuchse mit axialem Bund,
6 die Gleitlagerbuchse der 2a in axialer Schnittansicht,
7 die Einzelheit X aus 6,
8 eine aus dem erfindungsgemäßen Gleitlager-Verbundmaterial geformte Gleitlagerbuchse mit axialem Bund mit zu 6 alternativem Schichtaufbau in axialer Schnittansicht,
9 die Einzelheit Y aus 8,
10 ein gegenüber 9 geänderter Schichtaufbau,
11 eine aus dem erfindungsgemäßen Gleitlager-Verbundmaterial geformte Gleitlagerbuchse mit axialem Bund, wobei die Gleitschicht und die formstabile Trägerschicht des Gleitlagermaterials integral ausgeführt sind,
12 die Einzelheit Z aus 11,
13 die Gleitlagerbuchse aus 11 mit geändertem Schichtaufbau und
14 die Einzelheit W aus 13.
Die in 1 dargestellte Gleitlagerbuchse 1 ist durch Rollen eines zunächst als Flachmaterial vorliegenden und passend dimensionierten Gleitlager-Verbundmaterialabschnitts hergestellt. Alternativ ist auch das Biegen eines Materialabschnitts möglich. Die sich gegenüberliegenden Enden des gerollten Materialabschnitts begrenzen einen Spalt 1a. Vorliegend verläuft der Spalt 1a geradlinig in axialer Richtung. Es versteht sich, dass auch beliebig nichtgeradlinige und/oder schräg zur Symmetrieachse der Buchse 1 verlaufende Spalte möglich sind. Bei der Gleitlagerbuchse 1 der 1 kann das erfindungsgemäße Gleitlager-Verbundmaterial derart orientiert sein, dass die Gleitschicht innenliegend, d. h. an der Innenfläche der Buchse 1 angeordnet ist. Ebenso ist möglich, dass die Gleitschicht außen angeordnet ist, wie im Zusammenhang mit den 6 bis 14 noch näher erläutert wird.
2a zeigt eine Gleitlagerbuchse 1 mit einem an einer Stirnseite ausgeformten Axialbund 1b. Dieser kann beispielsweise durch Umbördeln eines Randabschnittes der zunächst zylindrischen Buchse 1 erzeugt werden. Vorliegend ist der Axialbund 1b (Flansch) rechtwinklig ausgerichtet. Abweichungen zu größeren wie auch kleineren Winkeln sind jedoch möglich bis hin zum nach innen weisenden Flansch (nicht dargestellt).
2b zeigt eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Gleitlagerbuchse 1*. Vorliegend hat sie eine konisch ausgebildete Form, bei der der Axialbund 1b* an der Stirnseite mit dem größten Durchmesser angeordnet ist.
In 3 ist eine erste schwingungsdämpfende Gleitlageranordnung dargestellt. Sie umfasst eine Lagergehäuse 2 aus Stahl, in welches eine aus dem erfindungsgemäßen Gleitlager-Verbundmaterial durch Rollen gefertigte zylindrische Gleitlagerbuchse 1 mit Axialbund 1b eingesetzt ist. Als Lagerzapfen ist ein einfacher zylindrischer Stift 3 mit einem Endabschnitt 3a mit vergrößertem Durchmesser vorgesehen, welcher auf dem Axialbund 1b der Gleitlagerbuchse 1 aufliegt, so dass der durch die Gleitlagerbuchse 1 zumindest in ein Richtung axial gesichert ist. Gleichzeitig ist die Gleitlagerbuchse 1 durch den Axialbund 1b ebenfalls gegen ein Herausrutschen aus dem Lagergehäuse 2 gesichert. Das Gleitlager-Verbundmaterial, aus dem die Gleitlagerbuchse 1 gefertigt ist, umfasst vorliegend eine Gleitschicht, eine Elastomerschicht sowie eine dazwischen angeordnete metallische formstabile Trägerschicht. Befindet sich die Gleitschicht innen und die Elastomerschicht außen, d. h. im Kontakt mit dem Lagergehäuse, kann sich der Stift 3 in der Gleitlagerbuchse 1 gleitend bewegen. Ein Mitdrehen der Lagerbuchse 1 im Gehäuse 2 wird jedoch durch das rutschhemmende Elastomer wirkungsvoll verhindert. Eine derartige Gleitlageranordnung ist typisch für Riemenspanner oder Zweimassenschwungräder.
In 4 ist eine weitere schwingungsdämpfende Gleitlageranordnung dargestellt. Sie umfasst wiederum ein Lagergehäuse 4, in welches eine Gleitlagerbuchse 1 der in 2a dargestellten Art eingesetzt ist. Zur Fixierung der Gleitlagerbuchse 1 im Gehäuse 4 wird ein zweiter Bund 1c angeformt. Aufgrund der festen Verbindung der einzelnen Schichten des Gleitlager-Verbundmaterials, aus dem die Gleitlagerbuchse 1 gefertigt ist, untereinander besteht hierbei nicht die Gefahr, dass bei dem Formen des zweiten Axialbundes 1c der Schichtverbund zerstört wird.
Bei der Gleitlageranordnung der 4 fungiert als Lagerzapfen nun ein Nietbolzen 6 mit einem verbreiterten Nietbolzenkopf 6a, welcher vorliegend von unten in die Gleitlagerbuchse 1 eingesteckt ist. Der nach oben aus der Gleitlagerbuchse 1 überstehende Teil 6b des Nietbolzens 6 weist vorliegend einen gegenüber dem mit der Gleitlagerbuchse 1 in Kontakt stehenden Bolzenabschnitt (nicht sichtbar) geringfügig reduzierten Durchmesser auf und ist mit Festsitz mit dem zum Lagergehäuse 4 über das Gleitlager verdrehbaren Bauteil 5 beispielsweise durch Vertaumeln verbunden. Die so geschaffene Einheit aus Bauteil 5 und Nietbolzen 6 kann sich nun gleitend relativ zu der in das Gehäuse 4 eingesetzten Gleitlagerbuchse 1 bewegen. Hierbei versteht es sich, dass wiederum die Gleitschicht auf der Innenfläche der Gleitlagerbuchse 1 angeordnet ist. Durch die in dem Gleitlager-Verbundmaterial, aus dem die Gleitlagerbuchse 1 gefertigt ist, vorgesehene elastische Schicht können Toleranzen wie auch Fluchtungsfehler zwischen den Lagerpartnern problemlos ausgeglichen werden.
Eine weitere Möglichkeit, eine Gleitlagerbuchse aus erfindungsgemäßen Gleitlager-Verbundmaterial herzustellen, besteht im Tiefziehen des Verbundmaterials zusammen mit einem Stanzvorgang. Dabei wird der zylindrische Anteil der in 5 dargestellten Gleitlagerbuchse 1** durch Ziehen des ein ausgestanztes Loch umgebenden, zunächst als Flachmaterial vorliegenden Verbundmaterials in einem oder mehreren Schritten gebildet. Abschließend wird nun der den gezogenen Bereich umgebende Bereich ausgestanzt, wodurch der Axialbund der Buchse 1** gebildet wird. Bedingt durch diese Herstelltechnik weist diese Gleitlagerbuchse 1** keinen Spalt auf.
In 6 ist die Gleitlagerbuchse 1 der 2a in axialer Schnittansicht dargestellt. Hierbei ist, wie in 7 vergrößert im Detail dargestellt, die Gleitschicht 10 innenliegend angeordnet. Diese enthält als Gleitmaterial bevorzugt Polytetrafluorethylen (PTFE). Prinzipiell können hier eine Vielzahl von Gleitmaterialien eingesetzt werden, wie sie beispielsweise von der Anmelderin unter der Marke Norglide^® vertrieben werden.
Über eine Klebeschicht 11 ist die Gleitschicht 10 mit einer darunterliegenden formstabilen Trägerschicht 12 verbunden.
Diese besteht bevorzugt aus Stahl mit einer Dicke von 0,2–0,5 mm. Über eine Haftvermittlerschicht 13 ist die formstabile Trägerschicht 12 ihrerseits mit einer elastischen Schicht 14 verbunden. Bevorzugt enthält die elastische Schicht 14 ein Elastomer, insbesondere Nitrilkautschuk. Durch die elastische Schicht 14 wird bei der aus dem erfindungsgemäßen Gleitlager-Verbundmaterial hergestellten Gleitlagerbuchse 1 eine exzellente Schwingungsdämpfung erreicht. Ebenso bewirkt die elastische Schicht 14, die in den in 3 und 4 gezeigten Gleitlageranordnungen vollflächig im Kontakt zu den zu lagernden Bauteilen (Gehäuse 2, 4) steht, im Falle der Gleitlageranordnung der 4 eine wirksame Körperschallentkopplung zwischen den Bauteil 4 und 5. Des Weiteren verhindert die rutschhemmende elastische Schicht 14 ein Mitdrehen der Gleitlagerbuchse 1 im Gehäuse 4.
Eine Ausformung der Gleitlagerbuchse 1 mit Axialbund 1b dergestalt, dass die Gleitschicht 10 außen liegt, ist in 8 dargestellt. Der Aufbau ist im Detail in 9 gezeigt; die Zuordnung und Funktion der einzelnen Schichten 10–14 ist entsprechend. Bei einer derartigen Anordnung dreht sich im Falle wiederum der Gleitlageranordnung der 4 das Lagergehäuse 4 gleitend relativ zu den übrigen Bauteilen 1, 5, 6.
In 10 ist ein alternativer Schichtaufbau des erfindungsgemäßen Gleitlager-Verbundmaterials dargestellt, bei dem sich die elastische Schicht 14 zwischen der Gleitschicht 10 und der Trägerschicht 12 befindet. Die elastische Schicht 14 ist zu beiden Seiten jeweils mit einer Haftvermittlerschicht 13 sowohl mit der Gleitschicht 10 als auch mit der formstabilen Trägerschicht 12 fest verbunden.
Ein solches Verbundmaterial kann prinzipiell in einem Fertigungsschritt erzeugt werden, bei dem die jeweils als Endlosbandmaterial vorliegenden Gleitschicht und die Trägerschicht jeweils durch Auftragen der Haftvermittlerschicht vorbereitet und sodann von beiden Seiten an die ebenfalls als Endlosbandmaterial zugeführte elastische Schicht herangeführt werden. Hierbei wird die Verbindung zwischen Gleitschicht und elastischer Schicht einerseits und zwischen elastischer Schicht und formstabiler Trägerschicht andererseits unter Druck und bei einer Temperatur von 150 bis 250°C durch einen Vulkanisationsprozess hergestellt.
Um optimale Dämpfungseigenschaften zu erhalten, beträgt die Dicke der elastischen Schicht 14 bei den oben beschriebenen Gleitlagern bevorzugt ein mehrfaches der Schichtstärke der Gleitschicht 10. Vorliegend weist die Gleitschicht 10 eine Dicke von ca. 0,1 mm und die elastische Schicht 14 eine Dicke von ca. 0,4 mm auf.
In den 11 bis 14 (vergrößerte Ansichten in den 9, 10, 12 und 14) sind weitere Ausgestaltungen eines Schichtaufbaus des erfindungsgemäßen Gleitlager-Verbundmaterials dargestellt. Hier wird die Gleitschicht 15 in einer formstabilisierten Ausführung eingesetzt. Diese enthält als Gleitmaterial bevorzugt Polytetrafluorethylen (PTFE). Als Verstärkungsmaterial können ein Metallgewebe, ein Streckmetall oder eine sonstige Art von Metalleinlage, insbesondere ein Lochblech oder Metallvlies eingesetzt werden, wobei das Verstärkungsmaterial allseitig von Gleitmaterial umgeben ist. Über eine Haftvermittlerschicht 13 ist die formstabilisierte Gleitschicht 15 mit der elastischen Schicht 14 verbunden.
Wiederum ist es möglich, die formstabilisierte Gleitschicht an der Innenseite oder der Außenseite einer aus dem Verbundmaterial erzeugten Gleitlagerbuchse anzuordnen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 3881791 [0002]
- US 2003/0012467 A1 [0003, 0003]
- DE 202005006868 U1 [0004, 0004]

Claims

Schwingungsdämpfendes Gleitlager-Verbundmaterial umfassend eine ein Gleitmaterial enthaltende Gleitschicht (10, 15), eine formstabile Trägerschicht (12) und eine elastische Schicht (14), erhalten durch: – Bereitstellen der Gleitschicht, der formstabilen Trägerschicht und der Elastomerschicht jeweils in Form von flächigem Material, insbesondere bahnförmigem Endlosmaterial, – flächiges Verbinden der Gleitschicht mit der formstabilen Trägerschicht und – flächiges Verbinden der elastischen Schicht mit der formstabilen Trägerschicht auf der von der Gleitschicht abgewandten Seite der formstabilen Trägerschicht oder – Bereitstellen Gleitschicht, der formstabilen Trägerschicht und der Elastomerschicht jeweils in Form von flächigem Material, insbesondere bahnförmigem Endlosmaterial, – flächiges Verbinden der Gleitschicht mit der Elastomerschicht und – flächiges Verbinden der Elastomerschicht mit der formstabilen Trägerschicht auf der von der Gleitschicht abgewandten Seite der Elastomerschicht.
Gleitlager-Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (10) und die formstabile Trägerschicht (12) mittels einer Klebeschicht (11) verbunden sind.
Gleitlager-Verbundmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebeschicht (11) als Klebstoff mindestens Fluorpolymer, insbesondere Perfluor-Alkoxy-Polymer (PFA), Perfluormethylvinylether (MFA), Ethylen-Tetrafluoroethylen (ETFE), Polychlortrifluorethylen (PCTFE), Polyvinylidenfluorid (PVDF), fluoriertes Ethylen-Propylen (FEP), Terpolymer aus Tetrafluoroethylen, Hexafluorpropylen, Vinylidenfluorid (THV), ausgehärtete Klebstoffe, insbesondere Epoxidkleber, Polyimidkleber und/oder Heißkleber niedriger Temperatur, insbesondere Ethylen-Vinyl-Acetat und Polyether/Polyamidcopolymer, oder geeignete Thermoplaste und/oder Mischungen daraus enthält.
Gleitlager-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Schicht (14) mit der Gleitschicht (10, 15) und/oder der formstabilen Trägerschicht (12) mittels einer Haftvermittlerschicht (13) verbunden ist.
Gleitlager-Verbundmaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (13) mindestens ein reaktives Polymer, insbesondere auf Silan-Basis, und/oder Pigmente in einem Lösungsmittel, insbesondere in Methylisobutylketon, in Xylol, in Ethanol und Wasser oder in Ethanol und Methylethylketonen enthält.
Gleitlager-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Schicht (14) ein Elastomer, insbesondere Nitrilkautschuk, Neoprenkautschuk, Silikonkautschuk, ein olefinisches Elastomer, ein Styrol-Elastomer, ein thermoplastisches Elastomer, ein vernetztes Elastomer, ein Polyetter-/Polyester-Elastomer, ein Ethylen-Propylen-Elastomer, Ethylen-Acrylat-Kautschuke und/oder ein Fluorelastomer enthält.
Gleitlager-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Gleitschicht (10, 15) enthaltene Gleitmaterial einen Kunststoff, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Fluorpolymeren, insbesondere Polytetrafluorethylen (PFTE), fluoriertes Ethylen-Propylen (FEP), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polychlortrifluorethylen (PCTFE) und Perfluoralkoxypolymer (PFA), und Polyacetal, Polyetheretherketon (PEEK), Polyethylen (PE), Polysulfon, insbesondere Polyethersulfon, Polyamid (PA), Polyphenylensulfid (PPS), Polyurethan (PUR), Polyester, Polyphenylenoxid sowie Gemische daraus enthält.
Gleitlager-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (12) aus Metall, insbesondere Stahl, Edelstahl, Kupfer, Titan, Bronze, Messing, Aluminium oder einer Legierung daraus, besteht.
Gleitlager-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (15) und die formstabile Trägerschicht integral ausgeführt sind, derart, dass die Trägerschicht von dem Gleitmaterial der Gleitschicht umgeben ist.
Gleitlager-Verbundmaterial nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht als Metalleinlage, insbesondere als Metallgewebe, Streckmetall oder Metallvlies in dem Gleitmaterial der Gleitschicht ausgebildet ist.
Gleitlager-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (10, 15) eine Dicke von 0,05 bis 1,0 mm, vorzugsweise von 0,1 bis 0,3 mm ausweist.
Gleitlager-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die formstabile Trägerschicht (12) eine Dicke von 0,1 bis 5 mm, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 mm aufweist.
Gleitlager-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Schicht (14) eine Dicke von ca. 0,15 bis 1,0 mm, vorzugsweise 0,3 bis 0,6 mm aufweist.
Gleitlagerbuchse (1, 1*, 1**) gefertigt aus einem Gleitlager-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Gleitlagerbuchse (1, 1*, 1**) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerbuchse (1, 1*, 1**) wenigstens einen Axialbund aufweist.
Gleitlagerbuchse (1, 1*, 1**) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerbuchse (1, 1*, 1**) im Wesentlichen zylindrisch geformt ist.
Gleitlagerbuchse (1, 1*, 1**) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerbuchse (1, 1*, 1**) konisch geformt ist.
Gleitlagerbuchse (1, 1*, 1**) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerbuchse eine gerollte Gleitlagerbuchse (1, 1*) ist.
Gleitlagerbuchse (1, 1*, 1**) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerbuchse (1**) tiefgezogen und gestanzt ist.
Gleitlagerbuchse (1, 1*, 1**) nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (10, 15) des Gleitlager-Verbundmaterials auf der Innenfläche der Gleitlagerbuchse (1, 1*, 1**) angeordnet ist.
Gleitlagerbuchse (1, 1*, 1**) nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (10, 15) des Gleitlager-Verbundmaterials auf der Außenfläche der Gleitlagerbuchse (1, 1*, 1**) angeordnet ist.
Scharnier mit einer Gleitlagerbuchse nach einem der Ansprüche 14 bis 21.
Sitzgestell mit einer Gleitlagerbuchse nach einem der Ansprüche 14 bis 21.
Riemenspanner mit einer Gleitlagerbuchse nach einem der Ansprüche 14 bis 21.
Zweimassenschwungrad mit einer Gleitlagerbuchse nach einem der Ansprüche 14 bis 21.
Entkoppelte Riemenscheibe mit einer Gleitlagerbuchse nach einem der Ansprüche 14 bis 21.
Stoßdämpfer mit einer Gleitlagerbuchse nach einem der Ansprüche 14 bis 21.
Lenkung mit einer Gleitlagerbuchse nach einem der Ansprüche 14 bis 21.
Fahrwerkskomponente mit einer Gleitlagerbuchse nach einem der Ansprüche 14 bis 21.
Schwingungsdämpfende Gleitlageranordnung umfassend ein Lagergehäuse, eine Gleitlagerbuchse nach Anspruch 14 und einen Lagerzapfen.
Gleitlageranordnung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Schicht (14) des Gleitlager-Verbundmaterials senkrecht zur Schichterstreckung vorgespannt ist.
Verfahren zur Herstellung eines schwingungsdämpfenden Gleitlager-Verbundmaterials umfassend eine ein Gleitmaterial enthaltende Gleitschicht (10, 15), eine formstabile Trägerschicht (12) und eine elastische Schicht (14), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Bereitstellen der Gleitschicht, der formstabilen Trägerschicht und der Elastomerschicht jeweils in Form von flächigem Material, insbesondere bahnförmigem Endlosmaterial, – flächiges Verbinden der Gleitschicht mit der formstabilen Trägerschicht und – flächiges Verbinden der elastischen Schicht mit der formstabilen Trägerschicht auf der von der Gleitschicht abgewandten Seite der formstabilen Trägerschicht oder – Bereitstellen Gleitschicht, der formstabilen Trägerschicht und der Elastomerschicht jeweils in Form von flächigem Material, insbesondere bahnförmigem Endlosmaterial, – flächiges Verbinden der Gleitschicht mit der Elastomerschicht und – flächiges Verbinden der Elastomerschicht mit der formstabilen Trägerschicht auf der von der Gleitschicht abgewandten Seite der Elastomerschicht.