DE102009001364B4

DE102009001364B4 - Gleitlagerschale zur Lagerung eines rotierenden Gegenläufers

Info

Publication number: DE102009001364B4
Application number: DE200910001364
Authority: DE
Inventors: Philippe Damour
Original assignee: Federal Mogul Wiesbaden GmbH
Current assignee: Federal Mogul Wiesbaden GmbH
Priority date: 2009-03-05
Filing date: 2009-03-05
Publication date: 2011-01-20
Anticipated expiration: 2029-03-06
Also published as: DE102009001364A1

Abstract

Gleitlagerschale (10) zur Lagerung eines rotierenden Gegenläufers (1) mit einem sich mindestens teilweise über den Innenumfang erstreckenden Schmiermittelkanal (20) und mit mindestens einen am Innenumfang angeordneten, einen Lagerspalt S zwischen der Gleitlagerschale (10) und dem Gegenläufer (1) schließenden Führungselement (30) für das Schmiermittel, dadurch gekennzeichnet,
dass das Führungselement (30) in dem Schmiermittelkanal (20) angeordnet ist und mindestens zwei Kontaktflächen (40) zur Anlage am Gegenläufer (1) aufweist, und
dass das Führungselement (30) aus einem Elastomer besteht und mindestens ein Armierungselement (36) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleitlagerschale mit einem sich mindestens teilweise über den Innenumfang erstreckenden Schmiermittelkanal gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine besondere Verwendung einer solchen Lagerschale sowie auf ein Verfahren zur Herstellung von Gleitlagerschalen und auf eine Lageranordnung.
Unter einem Schmiermittelkanal wird ein Bereich in der Gleitlagerschale verstanden, in dem das Schmiermittel, insbesondere Schmieröl, fließen kann. Insbesondere wird unter einem Schmiermittelkanal eine Schmiermittelnut verstanden.
Derartige Gleitlagerschalen sind allgemein bekannt und werden vorwiegend in Verbrennungsmotoren zur Lagerung der Kurbelwelle eingesetzt. Die Hauptlager werden über Kanäle mit Schmiermittel, insbesondere Schmieröl, versorgt, wobei das Öl über eine Ölnut in der Gleitlagerschale über den Hauptzapfen dem Pleuellagerzapfen und somit dem Pleuel zugeführt wird. Es wurde festgestellt, dass nur maximal 25% des Öls am Pleuellager ankommt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Ölverluste hauptsächlich in axialer Richtung bezogen auf die Hauptlagerschale, d. h. senkrecht zur Nutrichtung, sehr groß sind.
Der Ölabfluss wird mit zunehmendem Spiel zwischen der Gleitlagerschale und dem Gegenläufer, wie Wellen oder Zapfen begünstigt. Um ständig eine ausreichende Schmierung sicherzustellen, sind entsprechend große Ölpumpen zur Förderung einer ausreichend großen Ölmenge erforderlich. Eine Unterversorgung und somit ein Abriss des Ölfilms im Lager sowie die ungenügende Versorgung des Pleuels mit Öl würde zu einem schnellen Verschleiß oder Fressen der Gleitpartner und zu einem vorzeigen Ausfall des Lagers führen.
Die durch den Ölabfluss verursachte Druckreduzierung im Schmiermittelkanal kann auch z. B. die Nockenwellenstellung beeinträchtigen.
Um hier Abhilfe zu schaffen, werden in der DE 10 2004 028 773 A1 Dehnelemente vorgeschlagen, die entweder zwischen dem Lagergehäuse und der Gleitlagerschale oder zwischen Gleitlagerschale und Welle angeordnet werden. Es ist gemäß der DE 10 2004 028 773 A1 erkannt worden, dass Spaltentstehungsprozesse durch Dehnelemente kompensiert werden können. Insbesondere ist erkannt worden, dass auf den Einsatz schwerer Metalle, die in besonders aufwändiger Weise hinsichtlich ihres Wärmeausdehnungskoeffizienten optimiert werden müssen, verzichtet werden kann. Es werden Dehnelemente vorgeschlagen, welche aus leichten Materialien hergestellt sein können, um Ausdehnungsprozesse der Bauteile zu kompensieren.
Als Dehnelemente werden solche vorgeschlagen, die einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen als die Materialien, aus denen das Lagerelement und die zu lagernde Welle bzw. die Lagerschale gefertigt sind.
Soweit die Dehnelemente in der Gleitfläche der Lagerschale angeordnet sind, befinden sich diese am Lagerschalenrand und somit beabstandet zur Schmiermittelnut. Diese Ausführung hat den Nachteil, dass in der Lagerschale zusätzliche Nuten zum Einsetzen der Dehnstreifen erforderlich sind, was die Herstellung der Lagerschale verteuert.
Da die Dehnelemente einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, kann bei einem geringen Spalt zwischen Lagerschale und Welle unter Umständen bei hohen Temperaturen durch die Dehnelemente ein Klemmdruck aufgebaut werden, der die Rotation der Welle durch die Erhöhung der Reibungsverluste behindert, bzw. den Verschleiß der Dehnelemente erhöht, wodurch diese ihre Wirkung verlieren.
Aus der EP 1 722 116 A1 ist ein ähnliches Gleitlager zur Lagerung einer Welle bekannt, das mindestens eine Lagerschale zur Aufnahme einer Welle umfasst, wobei die Lagerschale und die Oberfläche der Welle einen Lagerspalt definieren. Zur Kompensation negativer Auswirkungen einer temperaturbedingten Änderung des Lagerspaltes ist wenigstens ein Drosselelement des Schmiermittelstroms durch den Lagerspalt vorgesehen.
Ziel der Motorenentwicklung ist es, den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Durch eine geringere Ölförderung können auch kleinere Ölpumpen, d. h. leistungsschwächere Ölpumpen, eingesetzt werden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Gleitlagerschale bereitzustellen, die im Betrieb keine bzw. allenfalls nur geringe Schmiermittelverluste zulässt und die einfach aufgebaut und kostengünstig zu fertigen ist.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Gleitlagerschale dadurch gelöst, dass das Führungselement aus einem Elastomer besteht und mindestens ein Armierungselement aufweist, und dass das Führungselement in dem Schmiermittelkanal angeordnet ist und mindestens zwei Kontaktflächen zur Anlage am Gegenläufer aufweist.
Elastomere sind in DIN 7724 und Beiblatt (Februar 1972) definiert. Es sind also damit Polymere mit gummielastischem Verhalten gemeint, die bei Raumtemperatur wiederholt mindestens auf das zweifache ihrer Länge gedehnt werden können und nach Aufhebung des für die Dehnung erforderlichen Zwanges sofort wieder ihre Ausgangslänge einnehmen. Diese Definition schließt ausdrücklich sowohl natürliche als auch synthetische Elastomere ein. Als Elastomere sind Nitrilkautschuk (NBR), Fluorelastomere (FKM/FPM), Tetrafluorethylen/Propylen (FEPM), Acrylate (ACM), Ethylenacrylate (AEM), Silikone (VMQ) oder hydrierte Nitrile bevorzugt.
Dass das Führungselement aus einem Elastomermaterial besteht, hat den Vorteil, dass die Anpassungsfähigkeit des Führungselementes an den Gegenläufer deutlich besser ist als dies bei weniger flexiblen Materialien wie starrem Kunststoff oder Metall der Fall wäre. Das Armierungselement verleiht dem Führungselement die notwendige Formstabilität.
Das Führungselement ist im Schmiermittelkanal der Gleitlagerschale angeordnet und weist mindestens zwei Kontaktflächen zur Anlage am Gegenläufer auf. Diese beiden Kontaktflächen sind vorzugsweise in axialer Richtung der Lagerschale beabstandet zueinander angeordnet. Dadurch, dass das Führungselement mindestens zwei Kontaktflächen aufweist, ist nur ein Führungselement für die beidseitige Abdichtung erforderlich. Die Montage des Führungselementes wird dadurch vereinfacht.
Vorzugsweise besteht das Führungselement aus einem streifenförmigen Element, das in den Schmiermittelkanal eingesetzt wird.
Besonders bevorzugt ist ein U-Profil, das einen Bodenabschnitt und zwei vom Bodenabschnitt aufragende Schenkel aufweist. Bei dieser Ausführungsform befinden sich die Kontaktflächen am freien Ende der Schenkel. In einer weiteren Ausführungsform sind die Schenkel am Ende gewinkelt, so dass sie dem Gegenläufer eine größere Kontaktfläche bieten und auch bei hohem Öldruck genügend Widerstand bieten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Führungselement an seiner Unterseite mindestens eine Lippe aufweisen. Diese Lippe kann beispielsweise zur klemmenden Befestigung des Führungselements dienen. Da die Lippe vorzugsweise ebenfalls aus demselben Elastomermaterial besteht, ist sie nachgiebig, so dass die Anpassungsfähigkeit des gesamten Führungselementes an den Gegenläufer zusätzlich verbessert wird.
Beim U-Profil ist es bevorzugt, wenn die Lippe an der Unterseite des Schenkels angeordnet ist. Vorzugsweise weist das U-Profil zwei Lippen auf, wobei an jedem Rand des Führungselements entsprechend der Anordnung der Schenkel eine Lippe vorgesehen ist.
Zusätzlich zu den elastischen Eigenschaften des Materials des Führungselements kann es zweckmäßig sein, ein oder mehrere Federelemente vorzusehen, die insbesondere im Schenkel, in der Lippe oder im Bodenabschnitt angeordnet sind.
Damit sich das Führungselement mit den Kontaktflächen an dem Gegenläufer noch besser anlegen kann und den Lagerspalt schließen kann, ist zur Unterstützung diese Federeinrichtung vorgesehen. Die Federeinrichtung ist vorzugsweise im Bereich unter der jeweiligen Kontaktfläche vorgesehen.
Die Federeinrichtung wirkt vorzugsweise in radialer Richtung, um den Lagerspalt zu schließen. Über die Federkraft der Federeinrichtung kann der Anpressdruck an den Gegenläufer und somit auch die zulässige Abflussmenge des Schmiermittels noch besser eingestellt werden.
Das Führungselement kann in dem Schmiermittelkanal festgelegt sein, insbesondere eingeklemmt oder eingerastet werden.
Die Federeinrichtung kann auch – um z. B. diese Klemmwirkung in der Schmiermittelnut herzustellen – in axialer Richtung wirksam sein. Vorzugsweise sind beide Arten von Federeinrichtungen in einem Führungselement realisiert.
Die Federeinrichtung kann beispielsweise einen V-förmigen Abschnitt umfassen.
Weitere Ausgestaltungen der Federeinrichtung umfassen einen abgebogenen Schenkel oder federnde Absätze oder Ansätze, Vorsprünge oder Anformungen an den Schenkeln.
Das Armierungselement des Führungselementes ist bevorzugt ein band- bzw. streifenförmiges Element, z. B. eine Metalleinlage, insbesondere aus Stahl, Kupfer oder Aluminium.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das bandförmige Element mindestens einen Armierungsschenkel auf. Dieser Armierungsschenkel kann sich in den aufragenden Schenkel und/oder auch in die Lippe erstrecken und trägt zu einer zusätzlichen Stabilisierung bei. Das bandförmige Element kann auch beidseitig sowohl rechts und links als auch oben und unten derartige Armierungsschenkel aufweisen. Vorzugsweise besteht das Armierungselement aus einem U-Profil mit einem Verbindungsstück und mit zwei Armierungsschenkeln.
Eine andere Ausgestaltung des Armierungselements sieht einen Draht vor, der in das Elastomermaterial eingelegt ist, insbesondere innerhalb des oder der Schenkel des Führungselements.
In einer besonderen Ausführungsform kann das Armierungselement an der Kontaktfläche des Führungselementes angeordnet sein. Dabei kann das Armierungselement so angeordnet sein, dass es die Kontaktfläche zum Gegenläufer oder einen Teil der Kontaktfläche zum Gegenläufer darstellt.
Bevorzugt ist das Armierungselement des Führungselementes im Bodenabschnitt angeordnet.
Dabei kann das Armierungselement derart im Bodenabschnitt des Führungselementes angeordnet sein, dass es den Bodenabschnitt in Richtung Nutgrund abschließt, oder aber so, dass es den Grund des zweiten Schmiermittelkanals bildet, also an der Innenoberfläche der Bodenwand des Führungselementes angeordnet ist.
Ferner kann das Armierungselement so angeordnet sein, dass es von dem Material des Bodenabschnitts des Führungselementes umschlossen ist. Dabei kann das Armierungselement eine solche Ausdehnung haben, dass es den gesamten Bodenabschnitt des Führungselementes abdeckt. Sie kann aber auch kleiner sein.
Bevorzugt nimmt das Armierungselement mindestens 50% der Breite des Bodenabschnitts ein. Weiter bevorzugt nimmt es mindestens 70% der Breite des Bodenabschnitts des Führungselementes ein. Die Armierung kann außerdem an der Außenseite des Bodenabschnittes des Führungselementes angeordnet sein.
Das Armierungselement kann vollständig oder teilweise in das Elastomermaterial eingebettet sein.
Mindestens ein Armierungsschenkel kann frei liegen und so beispielsweise auch unmittelbar an der Nutflanke anliegen. Das Armierungselement, insbesondere der Armierungsschenkel kann z. B. auch die Lippe bilden.
Auch das Verbindungsstück kann mindestens teilweise freiliegen. Beispielsweise kann das Verbindungsstück das Mittelstück bzw. den Bodenabschnitt des Führungselementes bilden, so dass das Elastomermaterial lediglich die Schenkel des Führungselements bildet.
Das Armierungselement kann mindestens teilweise im Schenkel und/oder der Lippe angeordnet sein.
Die Kontaktfläche kann auch mit einer Gleitschicht versehen sein.
In einer besonderen Ausführungsform weist die Gleitschicht ein Fluorpolymer auf. Vorzugsweise weist die Gleitschicht PTFE (Polytetrafluorethylen), POM (Polyoxymehtylen), PVDF (Polyvinylidenfluorid), PPS (Polyphenylensulfid) und/oder PEEK (Polyetheretherketon) auf. Vorzugsweise sind beide Kontaktflächen mit dem Polymer versehen.
Zum Aufbringen der Gleitschicht sind bekannte Methoden wie z. B. Kompression, Spritzguss oder andere Verfahren geeignet. Eine nähere Beschreibung des Beschichtungsverfahrens kann z. B. der US 2007/0057472 A1 entnommen werden.
Das Gleitschichtmaterial hat bevorzugt eine abdichtende Oberfläche zur Anlage an den Gegenläufer und eine bindende Oberfläche zur Verbindung mit dem Armierungselement oder mit dem Elastomer des Führungselementes. Das Gleitschichtmaterial wird dann mit einem Spanndorn vorgespannt und in einer Form platziert. Die bindende Oberfläche des Gleitmaterials ist dabei der Kavität der Form zugewandt. Daraufhin wird das Elastomer z. B. an das Gleitschichtmaterial angegossen oder angepresst. Das Verbinden der Materialien erfolgt vorzugsweise mittels Verkleben.
Wenn das Armierungselement die Kontaktfläche bildet, kann das Armierungselement mit der Gleitschicht versehen sein. Das Armierungselement kann mit der Gleitschicht vorgefertigt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht das Armierungselement aus einem Schichtverbundwerkstoff mit mindestens einer Gleitschicht. Bevorzugt weist der Schichtverbundwerkstoff eine Trägerschicht aus Stahl und mindestens eine Gleitschicht auf. Das Material der Gleitschicht kann aus PTFE oder PTFE mit Zusätzen, wie z. B. MoS₂, Graphit, PFA (Perfluoralkoxylalkan), Whisker, BN, Fe₂O₃, PPSO₂, Glasfasern und/oder Kohlenstofffasern bestehen.
Die erfindungsgemäße Gleitlagerschale eignet sich besonders als Hauptlagerschale in Verbrennungsmotoren. Mit der erfindungsgemäßen Gleitlagerschale werden die Ölverluste im Hauptlager von Verbrennungsmotoren deutlich reduziert und die Versorgung der Pleuellager verbessert. Die Leistung der Ölpumpe kann verringert werden.
Das Verfahren zur Herstellung einer solchen Gleitlagerschale sieht vor, dass eine Platine gefertigt wird, dass in die Platine mindestens eine Nut oder ein Langloch eingebracht wird, dass mindestens ein Führungselement, das mindestens ein Armierungselement aufweist, aus einem Elastomer gefertigt und in die Nut oder das Langloch eingesetzt wird und dass die Platine zusammen mit dem mindestens einen eingesetzten Führungselement zu einer Gleitlagerschale umgeformt wird. Ein wesentlicher Vorteil des Führungselementes aus Elastomer mit Armierung ist, dass es platzsparend in Form von Rollen gelagert werden kann. Dasselbe trifft für die Armierungselemente vor der Verarbeitung zum Führungselement zu.
Ein bevorzugtes Herstellungsverfahren des Führungselementes sieht vor, dass die Armierung vorzugsweise in Form eines Bandes oder eines Streifens in eine Form eingebracht und dort fixiert wird. Daraufhin wird das Elastomer in die Form gegossen und in situ ausgehärtet. Vorzugsweise wird im selben Arbeitsschritt auch das Gleitmaterial an dem Führungselement angebracht. Zu diesem Zweck wird in demselben Verfahren nicht nur die Armierung sondern auch das Gleitmaterial in der Form fixiert. Das Gleitmaterial wird dabei derartig in der Form fixiert, dass die Gleitfläche des Gleitmaterials, das ist die Fläche, die an dem Gegenläufer anliegt, in Richtung der Wandung der Form ausgerichtet ist. Daraufhin wird auch hier das Elastomer angegossen und vor Ort ausgehärtet. Das so erhaltene Führungselement kann leicht in die benötigte Form gebracht und mit der Platine verbunden werden.
Es ist somit nicht erforderlich, das Führungselement vor dem Einsetzen in die Schmiermittelnut umzuformen. Dies kann auf einfache Weise in einem Arbeitsschritt mit der Umformung der Platine in eine Gleitlagerschale erfolgen.
Eine Lageranordnung mit zwei Gleitlagerschalen und einem in den Gleitlagerschalen gelagerten rotierenden Gegenläufer kann eine oder zwei solche erfindungsgemäße Gleitlagerschalen aufweisen. Mindestens eine Gleitlagerschale weist einen Schmiermittelkanal und mindestens ein am Innenumfang angeordnetes, den Lagerspalt S zwischen der Gleitlagerschale und dem Gegenläufer schließendes Führungselement für das Schmiermittel auf.
Die Lageranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement aus einem Elastomer gefertigt ist und mindestens ein Armierungselement aufweist.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1a, b perspektivische Darstellungen einer Gleitlagerschale,
2 eine Lageranordnung mit einer Gleitlagerschale gemäß der 1b im Querschnitt,
3 eine Lageranordnung im Querschnitt gemäß einer weiteren Ausführungsform,
4 eine Lageranordnung gemäß der 3 im Schnitt längs der Linie IV-IV in 3, und
5a–14b verschiedene Ausführungsformen von Führungselementen im Schnitt.
In der 1a ist eine Gleitlagerschale 10 perspektivisch dargestellt. Die Gleitlagerschale 10 kann aus einem Massivwerkstoff oder aus einem Verbundwerkstoff aufgebaut sein. Die Gleitlagerschale 10 weist einen Lagerrücken 16 und am Innenumfang eine Gleitfläche 14 auf. Die Lagerschalenenden werden durch Teilflächen 12a, 12b gebildet. Am Innenumfang ist ein Schmiermittelkanal 20 in Form einer Schmiermittelnut 20 mit Nutgrund 22 und Nutflanken 24a, b vorgesehen. Im Scheitelbereich befindet sich eine Ölbohrung 18 für die Zufuhr von Schmieröl in den Schmiermittelkanal 20. In den Schmiermittelkanal 20 ist ein Führungselement 30 eingesetzt, das im Bereich der Ölbohrung 18 eine Schmiermittelöffnung 46 aufweist. Das Führungselement 30 besteht aus einem streifenförmigen Element mit U-förmigem Profil und einem Armierungselement (nicht abgebildet). Der Streifen besitzt einen Bodenabschnitt 32 und zwei vom Bodenabschnitt 32 aufragende Schenkel 34a, b (siehe auch 2).
In der 1b ist eine weitere Ausführungsform einer Gleitlagerschale 10 dargestellt, die sich von der in 1a dargestellten lediglich dadurch unterscheidet, dass anstelle eines einzigen Führungselementes 30 drei Führungselemente 30 in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind.
In der 2 ist ein Schnitt durch eine Gleitlagerschale 10 zusammen mit einem Gegenläufer 1 dargestellt, der eine rotierende Welle ist und im Fall eines Hauptlagers ein rotierender Zapfen einer Kurbelwelle sein kann.
Die Abmessungen in 2 ebenso wie in den nachfolgenden Figuren sind nicht maßstabsgetreu, um die Besonderheiten der Lagerschale besser erläutern zu können.
Die Schmiermittelnut 20 besitzt einen Nutgrund 22 und rechtwinklige Nutflanken 24a, 24b. In der Schmiermittelnut 20 befindet sich ein Führungselement 30 in Form eines U-förmigen Profils mit einer Armierung in Form eines streifenförmigen Armierungselements 36, einem Bodenabschnitt 32 und zwei aufragenden Schenkeln 34a, b, die am oberen Rand Kontaktflächen 40 aufweisen.
Die Nuttiefe ist mit T und die Höhe des Führungselementes, d. h. die Schenkelhöhe, ist mit H gekennzeichnet. Die Schenkelhöhe H ist gleich der Nuttiefe T, so dass im eingebauten Zustand die Kontaktflächen 40 der Schenkel 34a, b mit der Gleitfläche 14 der Gleitlagerschale 10 fluchten.
Im Betrieb wird das Führungselement 30 mit Schmieröl 28 unterspült und durch den Öldruck aus dem ersten Schmiermittelkanal 20 herausgehoben. Der Lagerspalt S, der sich zwischen der Gleitfläche 14 und dem Gegenläufer 1 befindet, wird durch das Anheben des Führungselementes 30 geschlossen. Das Führungselement 30 wird solange aus dem Schmiermittelkanal 20 herausgehoben, bis die am oberen Rand angeordneten Kontaktflächen 40 der Schenkel 34a, b an dem Gegenläufer 1 anliegen.
Das Führungselement 30 ist einteilig aufgebaut und lässt sich somit auf einfache Weise in dem Schmiermittelkanal 20 patzieren. Zwischen den beiden Schenkeln wird ein zweiter Schmiermittelkanal 31 gebildet, in dem das Schmiermittel gefangen ist und in axialer Richtung der Gleitlagerschale, was der Längsachse des Gegenläufers 1 entspricht, nicht austreten kann. Es wird auf diese Weise eine optimale Abdichtung gewährleistet.
In der 3 ist eine weitere Ausführungsform eines Führungselementes 30 im Schnitt dargestellt. Das Führungselement 30ist im Gegensatz zum Führungselement 30 der 2 ortsfest in dem Schmiermittelkanal 20 angeordnet und, um dem Führungselement 30 aus einem Elastomer im Betrieb die nötige Festigkeit zu verleihen, besitzt das Führungselement 30 ein Armierungselement 36, das in dieser Ausführungsform mit dem Nutgrund 22 in Kontakt steht. Das Elastomer des Führungselementes 30 ermöglicht eine optimale Abdichtung des Lagerspalts durch Anliegen der Kontaktflächen 40 an dem Gegenläufer 1.
In der 4 ist ein Schnitt längs der Linie IV-IV durch die in 3 gezeigt Lageranordnung dargestellt, wobei die untere Gleitlagerschale in einem Lagergehäuse 5 angeordnet ist. Die Lageranordnung kann beispielsweise ein Hauptlager 2 sein. Es ist zu sehen, dass der gesamte Gegenläufer 1 an den Kontaktflächen 40 des Führungselementes 30 der Lagerschale 10 anliegt. Im Falle eines Hauptlagers wird der Gegenläufer 1 durch den Lagerzapfen einer Kurbelwelle gebildet. Das Armierungselement 36 erstreckt sich über die gesamte Länge des Führungselementes 30.
In der 5a ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, in der das Armierungselement 36 im Bodenabschnitt 32 des Führungselementes derart angeordnet ist, dass das Armierungselement 36 an der Oberseite freiliegt und den Grund des zweiten Schmiermittelkanals 31 bildet. Die Schenkel 34a, b sind nach außen abgewinkelt, so dass die freien Enden mit den Kontaktflächen 40 federnd an dem Gegenläufer 1 anliegen. Die abgewinkelten Schenkel bilden somit eine Federeinrichtung 35.
In der 5b ist das Führungselement 30 bezüglich des Armierungselements 36 in gleicher Weise ausgestaltet. Die Schenkel 34a, b sind am freien Ende in Richtung der Längsachse des Gegenläufers 1 verbreitert und tragen eine Gleitschicht 42.
In der 6 ist die Armierung 36 derart im Bodenabschnitt 32 des Führungselementes 30 angeordnet, dass sie vom Elastomer des Führungselementes 30 umschlossen ist.
In der 7 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt. Das Armierungselement 36 ist im Bodenabschnitt 32 des Führungselementes 30 derart angeordnet, dass es den Abschluss des Bodenabschnitts in Richtung des Nutgrundes 22 darstellt.
In der 8 ist eine weitere Ausführungsform des Führungselementes 30 dargestellt. Das Führungselement 30 besteht aus einem U-förmigen Profil mit einem Bodenabschnitt und zwei aufragenden Schenkeln 34a, b, die sich ähnlich der 5b in Richtung freies Ende verbreitern. An der Stirnfläche der Schenkel 34a, b sind Armierungselemente 36 in Form von Streifen aufgebracht, wobei die Armierungselemente 36 eine Gleitschicht 42 tragen.
Beispielhafte Zusammensetzungen für eine Gleitschicht 42 sind wie folgt:
PTFE + 35% MoS₂
PTFE + 42% PbO + 5% CaF₂
PTFE + MoS₂, BN
PTFE + MoS₂, BN, Fe₂O₃
PTFE + Fe₂O₃
PTFE + PPSO₂, BN
POM
POM + PTFE und Festschmierstoff
PVDF + 22% PTFE, 1% Graphit
PPS + 29% PTFE, 5% Polyaramid
PEEK + 8% PTFE, 8% C-Fasern, 8% Graphit
In den 9a und b sind zwei weitere Ausführungsformen dargestellt, die ein H-förmiges Führungselement 30 betreffen. Die beiden aufragenden Schenkel 34a, b sind schräg angeordnet, so dass sich der zweite Schmiermittelkanal 31 nach oben erweitert. Die Schenkel 34a, b liegen im Gegensatz zur Ausgestaltung der 8 nicht an den Nutflanken 24a, b an, sondern sind beabstandet hierzu angeordnet. Die H-förmige Ausgestaltung ergibt sich durch die beiden Lippen 39a, b, die an der Unterseite des Führungselements 30 angebracht sind und an den Nutflanken 24a, b und dem Nutgrund 22 anliegen (9a). Die beiden Lippen 39a, b erlauben eine klemmende Fixierung des Führungselements 30. Im Bodenbereich 32 ist ein Armierungselement 36 angeordnet. Die Kontaktflächen 40 sind nicht mit einer Gleitschicht versehen.
In der 9b sind die Lippen 39a, b abgewinkelt ausgeführt und liegen nur an den Nutflanken 24a, b an.
In der 10 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, in der die beiden Schenkel 34a, b an ihrem freien Ende nach innen abgewinkelt ausgeführt sind und somit eine Federeinrichtung 35 bilden.
Das Armierungselement 36 besteht aus einem flachen, an der Oberseite freiliegenden Verbindungsstück 38, an dem nach oben aufragende Armierungsschenkel 37a, b angeordnet sind.
In der 11 ist eine weitere Ausgestaltung dargestellt, wobei das Armierungselement in ähnlicher Weise ausgeführt ist, wie in der 10. Im Unterschied zur 10 liegt das Armierungselement 36 an der Unterseite des Bodenabschnitts 32 des Führungselementes 30. Die Armierungsschenkel 37a, b erstrecken sich ebenfalls nach oben und liegen mit ihren Außenflächen an den Nutflanken 24a, b an. Auf den freien Flächen der beiden Schenkel 34a, b sind jeweils Gleitschichten 42 aufgebracht, die die Kontaktflächen 40 bilden.
Die Ausführungsform der 12 zeigt ein U-förmiges Profil des Führungselementes 30, wobei die beiden Schenkel 34a, b an ihrem freien Ende nach außen abgeknickt ausgeführt sind. An den Stirnflächen befindet sich jeweils eine Gleitschicht 42. Als Armierung sind Armierungselemente 36 in Form von Drähten in den Schenkeln angeordnet.
In der 13a besteht das Armierungselement 36 aus dem Verbindungsstück 38 und zwei nach unten weisenden Armierungsschenkeln 37a, b.
Zwischen den Armierungsschenkeln 37a, b und der Nutflanke 24b befindet sich Elastomermaterial des Führungselementes 30, das nach oben in die aufragenden leicht nach außen geneigten Schenkel 34a, b übergehen. Die Lippen 39a, b werden sowohl durch das Elastomermaterial als auch durch die Schenkel 37a, b gebildet.
In der 13b ist im Unterschied zur 13a kein Elastomermaterial an der Außenseite der Armierungsschenkel 37a, b vorgesehen. Die sich nach oben erstreckenden Schenkel 34a, b tragen jeweils eine Gleitschicht 42.
In beiden Ausführungsformen der 13a, b wird der Bodenabschnitt 32 des Führungselements 30 durch das Armierungselement 32 gebildet.
In der 14a ist eine Ausführungsform dargestellt, die ebenfalls ein weitgehend freiliegendes Armierungselement 36 aufweist, das an den Rändern jeweils die aufragenden Schenkel 34a und b trägt und nach unten die Lippen 39a, b die eine federnde Wirkung aufweisen. An den Schenkeln 34a, b ist an der Stirnfläche eine Gleitschicht 42 angebracht.
Die 14b zeigt eine Abwandlung des Führungselements 30 der 14a, wobei das Armierungselement 36 nach oben weisende Armierungsschenkel 37a, b aufweist, die sich in nach außen weisende Schenkel erstrecken.

Claims

Gleitlagerschale (10) zur Lagerung eines rotierenden Gegenläufers (1) mit einem sich mindestens teilweise über den Innenumfang erstreckenden Schmiermittelkanal (20) und mit mindestens einen am Innenumfang angeordneten, einen Lagerspalt S zwischen der Gleitlagerschale (10) und dem Gegenläufer (1) schließenden Führungselement (30) für das Schmiermittel, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (30) in dem Schmiermittelkanal (20) angeordnet ist und mindestens zwei Kontaktflächen (40) zur Anlage am Gegenläufer (1) aufweist, und dass das Führungselement (30) aus einem Elastomer besteht und mindestens ein Armierungselement (36) aufweist.
Gleitlagerschale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (30) aus einem streifenförmigen Element besteht.
Gleitlagerschale nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (30) ein U-Profil aufweist, das einen Bodenabschnitt (32) und zwei vom Bodenabschnitt aufragende Schenkel (34a, b) aufweist.
Gleitlagerschale nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (30) an seiner Unterseite mindestens eine Lippe (39a, b) aufweist.
Gleitlagerschale nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lippe (39a, b) an der Unterseite des Schenkels (34a, b) angeordnet ist.
Gleitlagerschale nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (30) mindestens eine Federeinrichtung (35) aufweist.
Gleitlagerschale nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schenkel (34a, b) eine Federeinrichtung (35) aufweist.
Gleitlagerschale nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lippe (39a, b) mindestens eine Federeinrichtung (35) aufweist.
Gleitlagerschale nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Armierungselement (36) aus einem bandförmigen Element besteht.
Gleitlagerschale nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das bandförmige Element mindestens einen Armierungsschenkel (37a, b) aufweist.
Gleitlagerschale nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Armierungselement (36) ein U-Profil mit einem Verbindungsstück (38) und zwei Armierungsschenkeln (37a, b) ist.
Gleitlagerschale nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Armierungselement (36) ein Draht ist.
Gleitlagerschale nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Armierungselement (36) an mindestens einer Kontaktfläche (40) angeordnet ist.
Gleitlagerschale nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Armierungselement (36) innerhalb des Bodenabschnitts (32) des Führungselementes (30) angeordnet ist.
Gleitlagerschale nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Armierungselement (36) an der Innenseite des Bodenabschnitts (32) des Führungselements (30) angeordnet ist.
Gleitlagerschale nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Armierungselement (36) an der Außenseite des Bodenabschnitts (32) des Führungselementes (30) angeordnet ist.
Gleitlagerschale nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Armierungselement (36) mindestens teilweise im Schenkel (34a, b) angeordnet ist.
Gleitlagerschale nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Armierungselement (36) mindestens teilweise in der Lippe (39a, b) angeordnet ist.
Gleitlagerschale nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Armierungsschenkel (37a, b) die Lippe (39a, b) bildet.
Gleitlagerschale nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Armierungsschenkel (37a, b) mindestens teilweise frei liegt.
Gleitlagerschale nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsstück (38) des Armierungselementes (36) mindestens teilweise frei liegt.
Gleitlagerschale nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Armierungselement (36) aus Stahl, Kupfer und Aluminium besteht.
Gleitlagerschale nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kontaktfläche (40) mit einer Gleitschicht (42) versehen ist.
Gleitlagerschale nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (42) PTFE, POM, PVDF, PPS und/oder PEEK aufweist.
Gleitlagerschale nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Armierungselement (36) aus einem Schichtverbundwerkstoff mit einer Gleitschicht (42) besteht.
Gleitlagerschale nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtverbundwerkstoff eine Trägerschicht aus Stahl und mindestens eine Gleitschicht (42) aufweist.
Verwendung einer Gleitlagerschale nach Anspruch 1 als Hauptlagerschale in Verbrennungsmotoren.
Verfahren zur Herstellung einer Gleitlagerschale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, a. dass eine Platine gefertigt wird, b. dass mindestens eine Nut oder ein Langloch in die Platine eingebracht wird, c. dass mindestens ein Führungselement, das mindestens ein Armierungselement aufweist, aus einem Elastomer gefertigt und in die Nut oder das Langloch eingesetzt wird, und d. dass die Platine zusammen mit dem mindestens einen eingesetzten Führungselement zu einer Lagerschale umgeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigung des Führungselementes folgende Schritte umfasst: a. Fixierung des mindestens einen Armierungselements in einer Form, b. Angießen der Ausgangskomponenten des Elastomers in der Form, und c. Aushärten der Ausgangskomponenten.
Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gleitschicht auf mindestens eine Kontaktfläche des Führungselements aufgebracht wird.
Lageranordnung mit einer Gleitlagerschale (10) nach Anspruch 1, einer weiteren Gleitlagerschale (10') und einem in den Gleitlagerschalen gelagerten rotierenden Gegenläufer (1), wobei zwischen Gegenläufer (1) und Gleitfläche der Gleitlagerschale (10, 10') ein Lagerspalt S vorhanden ist und wobei mindestens eine Gleitlagerschale (10, 10') einen Schmiermittelkanal (20) und mindestens ein am Innenumfang angeordnetes, den Lagerspalt S zwischen der Gleitlagerschale (10, 10') und dem Gegenläufer (1) schließendes Führungselement (30) für das Schmiermittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (30) aus einem Elastomer besteht und mindestens ein Armierungselement (36) aufweist.