DE3633164A1 - Wartungsfreies gleitlager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein wartungsfreies Gleitlager gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind wartungsfreie Festschmierstoffgleitlager und Sinterlager bekannt. Die Trägerelemente von Festschmierstoff­ gleitlagern werden bisher mit polierten oder geradlinigen feinstbearbeiteten Gleitflächen hergestellt, was zur Folge hat, daß der abgeriebene Festschmierstoff relativ leicht und schnell aus dem Bereich zwischen den Gleitflächen heraus­ bewegt und damit relativ schnell verbraucht wird, was wiederum nachteilig für den Schutz des betreffenden Lagers ist. Der Festschmierstoff wird in Form von Stopfen in die Bohrungen eingeklebt; dies ist nachteilig, weil sich der Klebstoff mit dem Schmierstoff vermischt und als Fremdkörper wirkt, wodurch die Schmierwirkung verschlechtert wird, was oft zum vorzeitigen Verschleiß führt. Grundsätzlich muß bei der Berechnung von Lagern gleichzeitig auf Belastung und Geschwindigkeit Rücksicht genommen werden, wofür der sogenannte pv-Wert (N/mm² · m/s) maßgebend ist. Grundsätzlich sind Festschmierstoffgleit­ lager zwar für höhere Belastungen, nicht aber für höhere Geschwindigkeiten geeignet. Sinterlager sind zwar für höhere Geschwindigkeiten einsetzbar als Festschmierstofflager. Die Belastbarkeit ist aber geringer als bei einem Festschmier­ stofflager. Es sind ferner Gleitelemente aus Verbundwerkstoffen mit einem Trägerwerkstoff aus Stahl und einer Beschichtung als Gleitfläche, beispielsweise aus Zinnbronze, bekannt.

Diese Gleitelemente zeichnen sich durch gute Notlauf­ eigenschaften aus; sie sind häufig hochverschleißfest und können raum- und gewichtssparend hergestellt werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das wartungsfreie Gleitlager der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die Schmierfilmbildung verbessert und weniger Schmierstoff verbraucht wird und damit der Schutz des Lagers verbessert wird. Ferner strebt die Er­ findung an, das wartungsfreie Gleitlager der eingangs ge­ nannten Art weiterhin so auszubilden, daß die guten Eigen­ schaften von Festschmierstoffgleitlagern und/oder Sinter­ lagern und/oder Verbundwerkstofflagern in einem Lager ver­ einigt werden können. Schließlich wird angestrebt, das Gleitlager so auszubilden, daß weitestgehend auf die Ver­ wendung von Klebstoff zum festen Einfügen der Schmierstoff­ elemente verzichtet werden kann.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch die Ausbildung gemäß Kennzeichen des Anspruchs 1.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung erfolgt eine kombinierte Schmierung mit Festschmierstoff und Spuren von Flüssigschmierstoff (beispielsweise Öl), wodurch sich sehr gute Schmiereigenschaften ergeben und zugleich eine ver­ besserte Langzeitschmierung erzielt wird.

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Durch die Ausgestaltungen nach den Ansprüchen 2 und 5 ist eine genau dosierte Flüssigschmierstoffabgabe erreich­ bar infolge der Kapillarwirkung der Poren des Sintermaterials und der Bohrungen in der Festschmierstoffscheibe.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Anspruch 5 gekennzeichnet.

Durch das Aufrauhen der Oberfläche bilden sich Nester, in denen der Festschmierstoff zurückgehalten wird, wodurch sich zusätzliche, die Schmierwirkung wesentlich erhöhende winzige Schmierstoffdepots bilden. Hierdurch kann der Schutz des Lagers wesentlich verbessert werden.

Bei der Aufrauhung handelt es sich gemäß Anspruch 7 vorzugsweise um sehr feine enge bogenförmige Riefen, die gemäß Anspruch 8 eine Rauhtiefe im Bereich von 1-5 µm auf­ weisen.

Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 9 wird die vor­ teilhafte kombinatorische Wirkung eines Festschmierstoff­ gleitlagers und eines Sinterlagers erzielt. Hierdurch er­ gibt sich ein sehr großer Anwendungsbereich. Weitere Aus­ gestaltungen dieser Kombination nach Anspruch 9 sind in den weiteren Ansprüchen 10 bis 12 angegeben.

Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 14 kann auf Kleb­ stoff zum festen Einfügen der Schmierstoffelemente ver­ zichtet werden. Das entsprechende Schmierstoffelement wird in die konische Bohrung eingepreßt und sitzt durch Ver­ keilung absolut fest. Der nachteilige Einfluß von Klebstoff auf die Schmierwirkung wird dadurch verhindert.

Durch die vorteilhafte Weiterbildung gemäß Anspruch 16 erhält das erfindungsgemäße Gleitlager zusätzlich noch die guten Eigenschaften eines Trägerelementes mit einem Ver­ bundwerkstoff als Trägerwerkstoff.

Eine zweckmäßige und vorteilhafte Vorrichtung zur Herstellung der Aufrauhung bzw. der Riefen auf der Gleit­ fläche des Trägerelementes ist im Anspruch 18 angegeben.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden.

Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Schmierstoff­ speicherelementes,

Fig. 2 eine vereinfachte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schmierstoffspeicher­ elementes,

Fig. 3, 4 und 5 schematisch das Einlaufverhalten des erfindungsgemäßen Schmierstoff­ speicherelementes,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Teils eines zylindrischen Gleit­ lagers, teilweise im Schnitt,

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines Teils eines leistenförmigen Gleitlagers mit Schnittdarstellung,

Fig. 8 eine vergrößerte Detailansicht eines Ober­ flächenteils der Lager nach Fig. 6 und 7 mit einer ersten Anordnung von Schmierstoff­ elementen,

Fig. 9 eine andere Anordnung und Ausbildung von Schmierstoffelementen, und

Fig. 10 einen Schnitt durch ein Trägerelement des erfindungsgemäßen Gleitlagers mit konischen Bohrungen zur Aufnahme von Schmierstoff­ elementen.

Die Fig. 1 und 3 bis 5 zeigen eine perspektivische Schnittdarstellung (Fig. 1) bzw. axiale Schnitte (Fig. 3 bis 5) eines zylindrischen Schmierstoffspeicherelementes 50 zum Einsetzen in eine Ausnehmung oder Bohrung 52 eines Träger- oder Gleitlagerwerkstoffes 54. Das Schmierstoff­ speicherelement 50 besteht aus einem becherförmigen Hohl­ körper 56, dessen in der Gleitfläche 58 mündende Öffnung von einer Festschmierstoffscheibe 60 verschlossen ist. Der Hohlraum 62 des Hohlkörpers ist mit einem Flüssigschmier­ stoff 64, wie Öl, gefüllt.

Die Festschmierstoffscheibe 60 weist mehrere kapillar­ artige Bohrungen 66 auf, und der Hohlkörper 56 besteht vor­ zugsweise aus einem porösen Sintermaterial, so daß Öl so­ wohl über die Bohrungen 66 als auch über das Sintermaterial und zusätzlich über den ebenfalls porösen Festschmierstoff (Graphit oder Molybdändisulfid) gleitflächenseitig austreten kann.

Der Hohlkörper kann auch aus Kunststoff oder Metall bestehen, so daß bei massiver Ausführung des Hohlkörpers Öl nur über den Festschmierstoff und die Bohrungen in der Festschmierstoffscheibe austreten kann.

In den Fig. 3 bis 5 ist mit dem Bezugszeichen 68 ein Gegenwerkstoff, beispielsweise eine Welle bezeichnet.

Die Fig. 2 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schmierstoffspeicherelementes. Die Ausnehmung 52 hat hier die Form einer kegelförmigen Sack­ bohrung, die von der mit den Bohrungen ausgestatteten, in einem Ring 61 aus Sintermaterial, Kunststoff oder Metall angeordneten Festschmierstoffscheibe 60 verschlossen ist. Der eingeschlossene Hohlraum ist mit Flüssigschmierstoff, beispielsweise Öl, gefüllt.

Anstelle reinen Öls wird vorzugsweise Öl in Verbindung mit einem Additiv verwendet.

Je nach Einsatzzweck können Öle verschiedener Viskosität eingesetzt werden. Bei Heißlagern mit hoher Reibwärme kann auch Fett verwendet werden.

In dem Spalt zwischen Gegenwerkstoff 68 und dem Träger­ werkstoff 54 bildet sich der Schmierfilm 70 etwa wie folgt in drei Stufen aus:

Erste Stufe: Während des Einlaufvorganges tritt - unterstützt durch die Gleitgeschwindigkeit - aus den Bohrungen der Festschmierstoffscheibe das eingelagerte Öl in fein dosierter Menge aus und bildet mit dem Abrieb des Festschmierstoffes einen hochwirksamen und beständigen Schmierfilm.

Zweite Stufe: Die Bohrungen werden allmählich durch das Öl/Festschmierstoffgemisch verschlossen (Pfropfen 72), so daß keine direkte Ölzufuhr mehr über die Bohrungen erfolgt und der Einlaufvorgang beendet ist.

Dritte Stufe: In Abhängigkeit vom Schmierstoffverbrauch wird Flüssigschmierstoff über das poröse Sintermaterial und den porösen Festschmierstoff nachgeliefert, und es entsteht eine vorzügliche und verbesserte Langzeitschmierung.

Das zylindrische Gleitlager nach Fig. 6 und das leisten­ förmige Gleitlager 4 nach Fig. 7 bestehen aus einem Träger­ element 6 bzw. 8, in denen Taschen oder Löcher in Form durch­ gehender Bohrungen 10 oder Sackbohrungen 12 angeordnet sind, in denen Festschmierstoff 14 und Sinterlagermaterial 16 eingebracht und gespeichert sind.

Eine mögliche Anordnung der Festschmierstoffstellen 14 und der Sinterlagermaterialstellen 16 ist in der Fig. 8 deutlicher dargestellt. Die Festschmierstoffstellen und Sinterlagermaterialstellen sind abwechselnd in Reihen ange­ ordnet, wobei die Anordnung so gewählt ist, daß eine Über­ deckung der Schmierfeldflächen in Bewegungsrichtung erfolgt.

Die Gleitflächen 18 und 20 der Gleitlager nach den Fig. 6 und 7 sind aufgerauht, und zwar vorzugsweise durch enge bogenförmige Riefen 22, wie dies besonders deutlich in den Fig. 8 und 9 dargestellt ist. Diese Riefen werden durch einen Tuschiervorgang mit feinen spitzen Nadeln, die jeweils kreisend über die Gleitfläche bewegt werden, erzeugt.

Die Sinterlagerelemente können anstelle Stopfen­ form, wie in den Fig. 6 bis 8 auch die Form von Zylindern bzw. Buchsen 24 haben, wie dies in der Fig. 9 in der Drauf­ sicht dargestellt ist, und innerhalb dieser Buchsen 24 kön­ nen Festschmierstoffeinlagerungen 26 vorgesehen sein.

Als Schmierstoffelement kann auch eine Sintermaterial­ büchse 32 mit Festschmierstoffkern als komplette Einheit 36 eingesetzt werden, vgl. Fig. 10.

Anstelle einer üblichen zylindrischen Bohrung, wie dies die Fig. 6 und 7 zeigen, kann gemäß Fig. 10 eine konische Bohrung 38 verwendet werden, in die das Schmierstoffelement entweder als Festschmierstoffstopfen 40, als Sintermaterial­ büchse 32 mit Festschmierstoffkern 34 als komplette Ein­ heit 36 oder als Sintermaterialstopfen eingepreßt ist. Bei einer solchen Ausbildung erhält man einen festen Sitz des Schmierstoffelementes durch Keilwirkung, ohne daß die Verwendung von Klebstoff notwendig ist.

Das Trägerelement 6, 8 des Gleitlagers kann aus einem Verbundwerkstoff bestehen mit einem Trägerwerkstoff 28 und einer Beschichtung 30 als Gleitfläche, wie dies beispiel­ haft gestrichelt für das Gleitlager in der Fig. 7 dar­ gestellt ist.

Durch die Aufrauhung oder Tuschierung 22 werden in der Gleitfläche Rauhtiefen im Bereich von 1-5 µm erzeugt, wodurch Nester entstehen, die sich mit Festschmierstoff füllen, wodurch insgesamt die Schmierwirkung wesentlich ver­ bessert wird.

Die Trägerelemente 6 und 8 bestehen aus geeigneten Legierungen, beispielsweise CuSn7Pb. Besteht das Träger­ element aus einem Verbundwerkstoff, so kann als Trägerwerk­ stoff Stahl und als Beschichtung eine Bronze dienen. Die Sinterwerkstoffe sind beispielsweise ölgetränkte Bronzen oder Eisenwerkstoffe. Basis für Festschmierstoffe kann beispielswiese Graphit und Molybdändisulfid sein.

Claims (19)

1. Wartungsfreies Gleitlager mit einem Trägerelement und mit gleitflächenseitig im Trägerelement ausgebildeten Aus­ nehmungen (Taschen, Löcher, Nuten und dergl.), in denen Schmierstoff eingebracht und gespeichert ist, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ausnehmungen (52) ein aus einem Festschmierstoff (60) und einem Flüssigschmier­ stoff (64) kombiniertes Schmierstoff-Speicherelement (50) eingesetzt ist.

2. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schmierstoff-Speicher­ element (50) aus einem zylindrischen oder einem becher­ förmigen Hohlkörper (56) besteht, dessen Hohlraum (62) gleitflächenseitig von einer Festschmierstoffscheibe (60) verschlossen ist und mit einem Flüssigschmierstoff (64) gefüllt ist.

3. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ausnehmung (52) mit einem Flüssigschmierstoff (64) gefüllt und gleitflächen­ seitig mit einer in einen Ring (61) eingesetzten Fest­ schmierstoffscheibe (60) verschlossen ist.

4. Gleitlager nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (56) und der Ring (61) aus porösem Sintermaterial, aus Kunst­ stoff oder aus einem Metall bestehen.

5. Gleitlager nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Festschmierstoff­ scheibe (60) dünne Bohrungen (66) für den Flüssigschmier­ stoff (64) aufweist.

6. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche (18, 20) des Trägerelementes (6, 8) aufge­ rauht (22) ist.

7. Gleitlager nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gleitfläche (18, 20) mit sehr feinen, engen, bogenförmigen Riefen (22) ver­ sehen ist.

8. Gleitlager nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhtiefe der Auf­ rauhung oder der Riefen im Bereich 1-5 µm liegt.

9. Gleitlager nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Trägerelement (6, 8) gleitflächenseitig zusätzlich mit Sinterlagermaterial (16) gefüllte Ausnehmungen (10, 12, 24) aufweist.

10. Gleitlager nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ausnehmungen die Form von ringförmigen (24), wendelförmigen oder geraden Nuten oder von Bohrungen (10, 12) aufweisen.

11. Gleitlager nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß innerhalb eines ringförmigen Sinterlagerelementes (24) ein Festschmierstoffspeicher (26) angeordnet ist.

12. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmierstoffelement eine Sinterlagermaterialbüchse (32) mit einem Kern (34) aus Festschmierstoff als komplette Einheit (36) vorgesehen ist.

13. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (6, 8) aus Metall oder einem Sinterlager­ material besteht.

14. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der Schmierstoffelemente (Festschmierstoff­ stopfen 14, Sintermaterialstopfen 16, Sintermaterial­ büchse 32 mit Festschmierstoffkern 34), konische Bohrungen (38) im Trägerelement (6, 8) vorgesehen sind.

15. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierstoffelemente (14, 16, 26, 36) und/oder die Schmier­ stoffspeicherelemente (50) so angeordnet sind, daß in Be­ wegungsrichtung eine Überdeckung der Schmierfeldflächen erfolgt.

16. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (6, 8) aus einem Verbundwerkstoff mit einem Trägerwerkstoff (28) und einer Beschichtung (30) als Gleitfläche besteht.

17. Gleitlager nach Anspruch 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Trägerwerkstoff (28) Stahl und die Beschichtung (30) Bronze ist.

18. Vorrichtung zur Herstellung von Riefen nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine auf Tuschier­ basis oder mit feinen spitzen Nadeln arbeitende Vorrichtung, die kreisend über die Gleitfläche bewegbar ist.

19. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierstoff-Speicherelemente (50) und die Schmierstoff­ elemente (14, 16, 26, 36) kombiniert im Trägerelement (6, 8, 54) angeordnet sind.