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Title:
PLAIN BEARING COMPOSITE MATERIAL HAVING A METAL SUPPORT LAYER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/030601
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a plain bearing composite material (2), comprising a metal support layer (4), a porous carrier layer (6) applied thereto, more particularly made of bronze, and a sliding layer (10) made of a sliding layer material (8) having a polymer basis, the sliding layer forming a sliding surface for a sliding partner, and the sliding layer material impregnating the porous carrier layer and forming a protrusion (12) above the porous carrier layer, which protrusion forms the sliding surface. The sliding layer material comprises tribologically active fillers. The polymer basis of the sliding layer material comprises matrix-forming PTFE and, accommodated therein, PVDF. According to the invention, the sliding layer material comprises at least 50.0 vol.% PTFE and at least 15.0 vol.%, but less than 40.0 vol.%, PVDF and 8.0 to 25.0 vol.% metal sulfide with a layer structure as filler.

Inventors:
TAIPALUS RIITTA (DE)
REINICKE ROLF (DE)
WITT MARIO (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/073858
Publication Date:
March 09, 2023
Filing Date:
August 30, 2021
Export Citation:
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Assignee:
KS GLEITLAGER GMBH (DE)
International Classes:
F16C17/02; F16C29/02; F16C33/20
Foreign References:
DE102017107959A12018-10-18
EP3819514A12021-05-12
EP0232922B11989-06-14
EP0632208B11999-09-08
EP0991869B12001-10-04
DE102017107959A12018-10-18
EP1716342B12008-02-13
EP3087142B12019-06-19
Attorney, Agent or Firm:
DREISS PATENTANWÄLTE PARTG MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche Gleitlagerverbundwerkstoff (2) mit einer metallischen Stützschicht (4) , einer darauf aufgebrachten porösen Trägerschicht (6) , insbesondere aus Bronze, und mit einer eine Gleitfläche für einen Gleitpartner bildenden Gleitschicht (10) aus einem Gleitschichtmaterial (8) auf Polymerbasis, welches in die poröse Trägerschicht (6) einimprägniert ist und einen die Gleitfläche bildenden Überstand (12) über die poröse Trägerschicht (6) bildet, wobei das Gleitschichtmaterial (8) tribologisch wirksame Füllstoffe umfasst, wobei die Polymerbasis des Gleitschichtmaterials (8) matrixbildendes PTFE und darin auf genommenes PVDF umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitschichtmaterial (8) wenigstens 50,0 Vol.% PTFE und wenigstens 20,0 jedoch weniger als 40,0 Vol.-% PVDF und 8,0 - 25,0 Vol.-% Metallsulfid mit einer Schichtstruktur als Füllstoff umfasst und dass das Verhältnis des volumenprozentualen Anteils von PVDF zum volumenprozentualen Anteil des Metallsulfids zwischen 1,0 und 4,0 liegt. Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitschichtmaterial (8) wenigstens 52,0 Vol.-%, insbesondere wenigstens 54,0 Vol.-%, insbesondere höchstens 70 Vol.-%, insbesondere höchstens 65 Vol.-%, insbesondere höchstens 62 Vol.-% PTFE umfasst.

3. Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitschichtmaterial (8) höchstens 39,0 Vol.-%, insbesondere höchstens 38,0 Vol.-%, insbesondere höchstens 37,0 Vol.-%, insbesondere höchstens 36,0 Vol.-%, und insbesondere wenigstens 23,0 Vol.-% PVDF umfasst.

4. Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitschichtmaterial wenigstens 9 Vol.-%, insbesondere wenigstens 12 Vol.- % , insbesondere höchstens 23 Vol.-%, insbesondere höchstens 21 Vol.-% Metallsulfid mit einer Schichtstruktur als Füllstoff umfasst.

5. Gleitlagerverbundwerkstoff nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des volumenprozentualen Anteils von PVDF zum volumenprozentualen Anteil des Metallsulfids wenigstens 1,1, insbesondere wenigstens 1,2 und insbesondere höchstens 3,8, insbesondere höchstens 3, 6 beträgt.

6. Gleitlagerverbundwerkstoff nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallsulfid Molybdändisulfid (M0S2) , Wolframdisulfid (WS2) , Zinndisulfid (SnS2) , Bismutsulfid (E^Ss) umfasst. 19 Gleitlagerverbundwerkstoff nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitschichtmaterial (8) neben Metallsulfid in Summe wenigstens 0,2 Vol.-%, insbesondere wenigstens 0,5 Vol.-%, insbesondere wenigstens 1,0 Vol.-%, insbesondere wenigstens 2 Vol.-%, insbesondere höchstens 10 Vol.-%, insbesondere höchstens 8 Vol.-%, insbesondere höchstens 5 Vol.-% weitere tribologisch wirksame Füllstoffe umfasst. Gleitlagerverbundwerkstoff nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere tribologisch wirksame Füllstoffe Bariumsulfat (BaSCg) und/oder Pigmente, wie TiO2, und/oder hexagonales Bornitrid (BN) , Calciumdifluorid (CaF2) , Aramid und Polyimid (PI) und/oder Fasern, insbesondere Kohlenstoff fasern, umfasst sind. Gleitlagerverbundwerkstoff nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitschichtmaterial (8) aus den Komponenten PTFE, PVDF, Metallsulfid, insbesondere MoS2, gebildet ist, oder dass das Gleitschichtmaterial (8) aus den Komponenten PTFE, PVDF, Metallsulfid, insbesondere MOS2, und höchstens 10 Vol.-%, insbesondere höchstens 8 Vol.-%, insbesondere höchstens 6 Vol.-% weiteren tribologisch wirksamen Füllstoffen nach Anspruch 8 gebildet ist. Gleitlagerverbundwerkstoff nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 20 dass der die Gleitfläche bildende Überstand (12) des Gleitschichtmaterials (8) über die poröse Trägerschicht (6) eine Dicke von wenigstens 5 pm, insbesondere von wenigstens 10 pm, insbesondere von wenigstens 15 pm, insbesondere von wenigstens 20 pm und von höchstens 60 pm, insbesondere von höchstens 50 pm, insbesondere von höchstens 45 pm aufweist. Gleitlagerelement, insbesondere gerollte Buchse oder Bundbuchse, insbesondere als Gleitlagerelement in einer Sitzverstellvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, hergestellt aus einem Gleitlagerverbundwerkstoff (2) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-10. Gleitlageranordnung umfassend ein buchsenförmiges oder bundbuchsenförmiges Gleitlagerelement nach Anspruch 11 und ein darin gelagertes metallisches Wellen- oder Zapfenelement mit einer Oberflächenrauheit Rz von

0,5 - 4,0 pm, insbesondere von 1,0 - 3,0 pm, insbesondere von 1,0 - 2,0 pm.

Description:
Titel : Gleitlagerverbundwerkstoff mit einer metallischen Stützschicht

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betri f ft einen Gleitlagerverbundwerkstof f mit einer metallischen Stützschicht , einer darauf aufgebrachten porösen Trägerschicht , insbesondere aus Bronze , und mit einer eine Gleitfläche für einen Gleitpartner bildenden Gleitschicht aus einem Gleitschichtmaterial auf Polymerbasis , welches in die poröse Trägerschicht einimprägniert ist und einen die Gleitfläche bildenden Überstand über die poröse

Trägerschicht bildet , wobei das Gleitschichtmaterial tribologisch wirksame Füllstof fe umfasst , wobei die Polymerbasis des Gleitschichtmaterials matrixbildendes PTFE und darin auf genommenes PVDF umfasst.

EP 0 232 922 Bl offenbart einen Gleitlagerverbundwerkstoff mit Ausführungsbeispielen, bei denen das Gleitschichtmaterial 55 Vol.-% PTFE bzw. 60 Vol.-% PTFE bzw. 55 Vol.-% PVDF umfasst.

EP 0 632 208 Bl offenbart einen Gleitlagerverbundwerkstoff, wobei das Gleitschichtmaterial aus PTFE und 5-30 Vol.-% metallischem Füllstoff und 5-40 Vol.-% PVDF besteht. Ein Ausführungsbeispiel nennt 70 Vol.-% PTFE, 10 Vol.-% PVDF und 20 Vol.-% Blei.

EP 0 991 869 Bl offenbart einen Gleitlagerverbundwerkstoff mit einem Gleitschichtmaterial auf PTFE-Basis mit wenigstens 60 Vol.-% PTFE, 15-25 Vol.-% eines metallischen Füllstoffs und gegebenenfalls 8-12 Vol.-% PVDF und mit 1-3 Vol.-% Kohlenstoff fasern . Das Gleitschichtmaterial ist ausgehend von einer PTFE-Dispersion hergestellt.

DE 10 2017 107 959 Al offenbart einen

Gleitlagerverbundwerkstoff mit einem Gleitschichtmaterial auf PTFE Basis und lehrt, dass die Füllstoffe mindestens ein Phosphat und mindestens ein Metallsulfid umfassen. Die Polymerbasis umfasst wenigstens 70 Vol.-%, insbesondere wenigstens 80 Vol.-%, insbesondere wenigstens 90 Vol.-% und vorzugsweise 100 Vol.-% PTFE. Entsprechend können bis zu 30 Vol.-%, insbesondere bis zu 20 Vol.-% bzw. bis zu 10 Vol.-% durch andere Polymere und Kombinationen daraus, wie insbesondere PVDF, PFA, FEP, ECTFE, EPTFE ersetzt sein.

EP 1 716 342 Bl offenbart einen Gleitlagerverbundwerkstoff, dessen Gleitschichtmaterial auf PVDF-Basis oder auf PES- Basis oder PPS-Basis oder PA-Basis beruht, wobei das Gleitschichtmaterial im ersten Fall wenigstens 50 Vol.-% PVDF umfasst. Als Füllstoffe sind Zinksulfid, Graphit und Kohlenstoff fasern genannt. Die Ausführungsbeispiele offenbaren einen PTFE-Gehalt des Gleitschichtmaterials von 10 Vol-%, wobei PTFE hier als Festschmierstoff, also als Füllstoff der Polymerbasis fungiert. PTFE wird hier als pulverförmiger Füllstoff der Polymerbasis des Gleitschichtmaterials zugegeben.

EP 3 087 142 Bl offenbart einen Gleitlagerverbundwerkstoff, bei dem das Gleitschichtmaterial auf Basis eines thermoplastischen Polymers, insbesondere PVDF, PEEK, PPS oder andere gebildet ist. Der PTFE-Zusatz zu dem Gleitschichtmaterial beträgt zwischen 5 und 50 Vol.-%, insbesondere 15 - 45 Vol.-%, insbesondere 15-35 Vol.-% des Gleitschichtmaterials und weist wenigstens zwei verschiedene Arten von PTFE mit unterschiedlichen Molekulargewichten auf. Vorzugsweise besteht der PTFE- Zusatz zu 60-95 Vol.-% aus hochmolekularem PTFE und zu 5-40 Vol.-% aus niedermolekularem PTFE.

Man unterscheidet auf dem hier in Rede stehenden Gebiet zwischen verschiedenen Klassen von Gleitlagerverbundwerkstoffen. Man kennt zum einen Gleitlagerverbundwerkstoffe der hier in Rede stehenden Art, bei denen das Gleitschichtmaterial PTFE-basiert ist, die matrixbildende Polymerbasis also von PTFE gebildet ist. Solche Werkstoffe sind seit langem bekannt, und PTFE ist diejenige Polymerbasis, welche die geringsten Reibwerte überhaupt aufweist. Allerdings würde ein Gleitlagerverbundwerkstoff der hier in Rede stehenden Art mit einem aus 100% PTFE bestehenden Gleitschichtmaterial nicht den Verschleißfestigkeitsanforderungen der Praxis genügen können. Daher war man seit jeher bestrebt, ein PTFE-basiertes Gleitschichtmaterial mit verschleißmindernden Füllstoffen zu versehen. Hierbei besteht der Zielkonflikt, dass verschleißmindernde Füllstoffe wiederum den Reibwert, insbesondere den Haftreibungswert, auf mitunter nicht akzeptable Größe erhöhen .

Im Stand der Technik sind aber andererseits auch Gleitlagerverbundwerkstoffe bekannt, bei denen das Gleitschichtmaterial aus einem tragenden, meist thermoplastischen Polymer, insbesondere PVDF, PEEK u.a., als Basis gebildet ist. Derartige Gleitlagerverbundwerkstoffe haben zwar, insbesondere unter Beifügung tribologisch wirksamer Füllstoffe, mitunter eine sehr gute Verschleißbeständigkeit, jedoch ist ihr Reibwert für viele Anwendungen zu hoch.

Im Zuge der Produktentwicklung kommt - wie die Erfahrung zeigt - erschwerend hinzu, dass sich die Gleitschichtmaterialien in der Regel nicht in einfach vorherbestimmbarer Weise konzipieren lassen, sondern dass es sehr häufig zu unerwarteten und unerwartbaren Ergebnissen und Eigenschaften der konzipierten Werkstoffe kommt. So führt beispielsweise die Erhöhung eines PTFE- Füllstof f gehalts von 10 auf 30 Vol.-% ausgehend von einem 77 Vol.-% umfassenden PVDF-Basis-Gleitschichtmaterial nicht wie erwartet zu einer Reduzierung, sondern zu einer deutlichen Erhöhung des Reibwerts. Andererseits ist es schwer nachvollziehbar, dass ausgehend von einem anderen PTFE-Basiswerkstof f mit 75 Vol.-% PTFE, 5 Vol.-% PFA, 17 Vol.-% ZnS und 3 Vol.-% Kohlenstoff fasern die Reduzierung des PTFE-Gehalts auf 60 Vol.-% und die Zugabe von 20 Vol.-% PVDF und 20 Vol.-% Blei (anstelle der vorstehenden Füllstoffe) zu einer über 30%-igen Erhöhung des Verschleißes geführt hat. Andererseits war bei einem Gleitschichtmaterial mit wiederum 60 Vol.-% PTFE und mit 40 Vol.-% PVDF der Verschleiß um fast 40 % reduziert, wenn auch unter Erhöhung des Haftreibungswerts (siehe Tabelle und Messwerte in Figuren 2, 3) .

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Gleitlagerverbundwerkstoff noch weitergehend im Hinblick auf seine tribologischen Eigenschaften, nämlich Reibung und Verschleiß, zu verbessern .

Diese Aufgabe wird bei einem Gleitlagerverbundwerkstoff der genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gleitschichtmaterial wenigstens 50,0 Vol.% PTFE und wenigstens 15,0 jedoch weniger als 40,0 Vol.-% PVDF und 8,0 - 25,0 Vol.-% Metallsulfid mit einer Schichtstruktur als Füllstoff umfasst.

Mit der vorliegenden Erfindung sollte also ein Gleitlagerverbundwerkstoff der in Rede stehenden Art im Hinblick auf den vorstehend geschilderten Zielkonflikt im Hinblick auf den Einsatz von PTFE und PVDF noch weitergehend optimiert werden. Mit der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, dass sich ein Gleitschichtmaterial mit PTFE als matrixbildendem Polymermaterial und mit PVDF und mit einem Metallsulfid mit Schichtstruktur mit der beanspruchten Zusammensetzung als besonders vorteilhaft im Hinblick auf einen geringen Verschleiß bei durchaus noch akzeptabler Haftreibung erweist. Mit der beanspruchten Zusammensetzung konnte der Verschleiß gegenüber dem eingangs genannten PTFE- Basiswerkstof f mit 75 Vol.-% PTFE, aber auch gegenüber dem ebenfalls schon erwähnten Werkstoff mit 60 Vol.-% PTFE und 40 Vol.-% PVDF erheblich reduziert werden. Die Haftreibung blieb ungefähr im Bereich der Haftreibung dieses Werkstoffs mit 60 Vol.-% PTFE und 40 Vol.-% PVDF, was ebenfalls nicht ohne Weiteres zu erwarten war.

Es wird diesseits davon ausgegangen, dass die gleichzeitig moderate Haftreibung und die sehr hohe Verschleißfestigkeit, also der sehr geringe Verschleiß, des erfindungsgemäßen Werkstoffs mit einer matrixbildenden PTFE-Basis und mit PVDF sowie einem Metallsulfid mit Schichtstruktur als Füllstoff in der beanspruchten Zusammensetzung durch das hierdurch gebildete einzigartige Werkstof f gefüge des Gleitschichtmaterials bedingt ist . Dieses Werkstof f gefüge ist nach diesseitiger Annahme zumindest oberhalb der porösen Trägerschicht , also innerhalb eines Überstands des Gleitschichtmaterials über die poröse Trägerschicht , durch eine parallele Anordnung von netzartigen PTFE-Strukturen und darin eingebundenen PVDF-Partikeln und Metallsul fidteilchen mit Schichtgitterstruktur bestimmt . Durch das typischerweise erfolgende Einwal zen des Gleitschichtmaterials werden die netzartigen PTFE-Strukturen und die Schichten der Metallsul fidteilchen ungefähr parallel zueinander ausgerichtet . Dies erleichtert das Gleiten von Schichten gegeneinander ohne wesentlichen Widerstand . Metallsul fide mit Schichtstruktur , insbesondere das besonders bevorzugte Molybdändisul fid (M0S2 ) , bilden nämlich übereinander leicht verschiebliche Lamellen . Die einzelnen Schichten des Molybdändisul fids bestehen aus Molybdänatomen in einer Schicht und aus Schwefelatomen in einer angrenzenden Schicht . Die Schwef el-an-Molybdän-Bindung ist sehr stark, während die Schwef el-an-Schwef el-Bindung im Vergleich dazu sehr schwach ist . Auf diese Weise gleiten Schichten oder Lamellen übereinander, was für die innere Gleit fähigkeit des Gleitschichtmaterials von großer Bedeutung ist . Ebenso bilden die in derselben Gleitebene erstreckten radial vorstehenden Fluoratome des netzartigen PTFE ebensolche Gleitebenen, welche PVDF naturgemäß nicht anbieten kann, da hier sogar alternierende Fluor- und Wasserstof f atome zur Ausbildung von die Haftreibung erhöhenden Wasserstof fbrückenbindungen führen können . Allerdings vermag wiederum das PVDF den Verschleiß zu verringern, aber eben nur im Zusammenwirken mit dem Metallsulfid mit Schichtstruktur .

In Weiterbildung der Erfindung erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Gleitschichtmaterial wenigstens 52,0 Vol.-%, insbesondere wenigstens 54,0 Vol.-%, insbesondere höchstens 70 Vol.-%, insbesondere höchstens 65 Vol.-%, insbesondere höchstens 62 Vol.-% PTFE umfasst.

Weiter erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Gleitschichtmaterial höchstens 39,0 Vol.-%, insbesondere höchstens 38,0 Vol.-%, insbesondere höchstens 37,0 Vol.-%, insbesondere höchstens 36,0 Vol.-%, und insbesondere wenigstens 20,0 Vol.-%, besondere wenigstens 23,0 Vol.-% PVDF umfasst.

Es erweist sich weiter als vorteilhaft, wenn das Gleitschichtmaterial wenigstens 9 Vol.-%, insbesondere wenigstens 12 Vol.-%, insbesondere höchstens 23 Vol.-%, insbesondere höchstens 21 Vol.-% Metallsulfid mit einer Schichtstruktur als Füllstoff umfasst.

Als Metallsulfid mit Schichtstruktur kommen Molybdändisulfid (M0S2) , Wolframdisulfid (WS2) , Zinndisulfid (SnS2) , Bismutsulfid (E^Ss) in Frage.

Im Hinblick auf eine noch weitergehende Optimierung der tribologischen Eigenschaften erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Gleitschichtmaterial neben Metallsulfid in Summe wenigstens 0,2 Vol.-%, insbesondere wenigstens 0,5 Vol.-%, insbesondere wenigstens 1,0 Vol.-%, insbesondere wenigstens 2 Vol.-%, insbesondere höchstens 10 Vol.-%, insbesondere höchstens 8 Vol.-%, insbesondere höchstens 5 Vol.-% weitere tribologisch wirksame Füllstoffe umfasst. Insbesondere kommen als weitere tribologisch wirkende Füllstoffe (BaSOü und/oder Pigmente, wie TiCh, und/oder hexagonales Bornitrid (BN) , Calciumdifluorid (CaF2) , Calciumphosphate, Aramid und Polyimid (PI) und/oder Fasern, insbesondere Kohlenstoff fasern, in Frage.

Es erweist sich weiter als vorteilhaft, wenn das Gleitschichtmaterial aus den Komponenten PTFE, PVDF und Metallsulfid mit Schichtstruktur , vorzugsweise M0S2, gebildet ist, d.h. hieraus besteht. Bei einer anderen Aus führungs form können neben diesen drei Komponenten höchstens 10 Vol.-% weitere tribologisch wirksame Füllstoffe der vorstehend genannten Art enthalten sein.

Es erweist sich als vorteilhaft, wenn der die Gleitfläche bildende Überstand des Gleitschichtmaterials über die poröse Trägerschicht ein Dicke von wenigstens 5 pm, insbesondere von wenigstens 10 pm, insbesondere von wenigstens 15 pm, insbesondere von wenigstens 20 pm und von höchstens 60 pm, insbesondere von höchstens 50 pm, insbesondere von höchstens 45 pm aufweist.

Als erfindungsgemäß wird auch angesehen ein

Gleitlagerelement, insbesondere eine gerollte Buchse oder

Bundbuchse, insbesondere als Gleitlagerelement in einer Sitzverstellvorrichtung eines Kraftfahrzeugs , hergestellt aus einem erfindungsgemäßen Gleitlagerverbundwerkstof f .

Außerdem wird als erfindungsgemäß wird angesehen die Verwendung eines erfindungsgemäßen Gleitlagerverbundwerkstof fs zur Herstellung eines Gleitlagerelements für eine Sitzverstellvorrichtung eines Kraftfahrzeugs .

Des Weiteren wird Schutz in Anspruch genommen für eine Gleitlageranordnung umfassend ein buchsenförmiges oder bundbuchsenförmiges Gleitlagerelement , hergestellt aus einem Gleitlagerverbundwerkstof f , und ein darin gelagertes metallisches Wellen- oder Zapfenelement mit einer Oberflächenrauheit R z von 0 , 5 - 4 , 0 pm, insbesondere von 1 , 0 - 3 , 0 pm, insbesondere von 1 , 0 - 2 , 0 pm . Es hat sich nämlich als wesentlich erwiesen, dass eine geeignete Rauheit des metallischen und typischerweise aus Stahl bestehenden Wellen- oder Zapfenelements für die Ausbildung eines dünnen Trans ferfilms des Gleitschichtmaterials maßgeblich verantwortlich ist . Durch einen solchen Trans ferfilm auf der Welle oder dem Zapfenelement kann sich dann der erfindungsgemäße Verbundwerkstof f und dessen Gleitschichtmaterial im Betrieb besonders verschleißmindernd auswirken .

Weitere Merkmale , Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen und aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Aus führungs formen der Erfindung . In der Zeichnung zeigt :

Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines erf indungs gemäß en Glei t lager Verbundwerks to f f s ;

Figur 2 Ergebnisse einer Verschleißmessung;

Figur 3 Ergebnisse einer Haftreibungsmessung; und

Figur 4 eine schematische Darstellung einer Prüf anordnung

Figur 1 zeigt einen insgesamt mit dem Bezugs zeichen 2 bezeichneten Gleitlagerverbundwerkstof f mit einer metallischen Stützschicht 4 aus Stahl und einer metallischen porösen Trägerschicht 6 , insbesondere aus Bronze , die ein Porenvolumen bezogen auf das Volumen der Trägerschicht von vorzugsweise wenigstens 20 Vol-% , insbesondere wenigstens 30 Vol . -% insbesondere wenigstens 35 Vol . -% , insbesondere wenigstens 40 Vol . -% begrenzt . In die Poren der porösen Trägerschicht 6 ist ein Gleitschichtmaterial 8 auf Polymerbasis eingebracht , welches nicht nur die Poren der Trägerschicht 6 vorzugsweise vollständig aus füllt , sondern auch einen eine Gleitschicht 10 bildenden Überstand 12 über der porösen Trägerschicht 6 bildet .

Die Herstellung des in Figur 1 schematisch dargestellten Gleitlagerverbundwerkstof fs 2 erfolgt , indem einer PTFE- Dispersion PVDF-Partikel und Metallsul fidpartikel in der beanspruchten Zusammensetzung (vgl . Anspruch 1 ) sowie gegebenenfalls weitere Füllstof fe der eingangs genannten Art zugesetzt werden . Diese Dispersion wird dann ausgefällt und eine flüssige Phase der Dispersion abgetrennt , wodurch ein pastöses Medium gebildet wird . Dieses das Gleitschichtmaterial 8 bildende pastöse Medium wird bei Raumtemperatur in die dreidimensional poröse Trägerschicht 6 eingewal zt , wodurch es zur Ausbildung und Ausrichtung der eingangs beschriebenen Strukturen kommt . Der so erhaltene Werkstof f wird dann ausgesintert bei Temperaturen von etwa 350 bis 420 ° C, also in der dreidimensional porösen Trägerschicht 6 thermisch fixiert , so dass die beanspruchte Zusammensetzung des Gleitschichtmaterials 8 resultiert . Dabei werden auch eine noch enthaltene Restfeuchte und Rückstände von Benetzungsmitteln verdampft .

Die nachfolgende Tabelle zeigt erfindungsgemäße Zusammensetzungen des Gleitschichtmaterials (Beispiele 3 - 6 ) zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Gleitlagerverbundwerkstof fs und Vergleichsbeispiele hierzu (Beispiele 1 , 2 ) .

Tabelle 1 - Aus führungsbeispiele

Im Zuge der vorstehend kurz beschriebenen Herstellung des Gleitlagerverbundwerkstof fs werden strei fenförmige Flachmaterialien erhalten, die auch in einem Endlosprozess aufgewickelt werden können . Von diesen werden Platinenabschnitte abgetrennt und hieraus in einem Biegerollverfahren zylindrische Buchsen mit einer Stoß fuge hergestellt , die dann wie nachfolgend beschrieben getestet werden .

Beschreibung der Prüfung :

Der Verschleiß der Gleitlagerbuchsen 20 wurde in einem fettgeschmierten Lauf mit reversierender Rotationsbewegung mit mittlerer Geschwindigkeit von 0 , 054 m/ s in einer in Figur 4 ski z zierten Prüf anordnung getestet . Hierbei rotiert ein in der Buchse 20 auf genommener wellenförmiger Gegenkörper 22 nicht kontinuierlich, sondern er wird abwechselnd um +/- 360 ° in Umfangsrichtung der Buchse hin und her rotiert . Zwischen den Umkehrpunkten liegen also in Umfangsrichtung 720 ° . Dabei wird die Gleitlagerbuchse 20 in radialer Richtung unter einer Federvorspannung mit einer Kraft F N von 1680 N belastet . Die Buchse 20 hat dabei einen Außendurchmesser von 42 mm und eine Buchsenbreite von 8 mm . Der wellenförmige Gegenkörper ist aus Edelstahl C67S ( DIN EN 10132 ) .

Die Buchsen 20 bzw . buchsenförmigen Gleitlagerelemente mit Gleitschichtmaterial gemäß Tabelle 1 wurden unter j eweils gleichen Bedingungen getestet . Für die Verschleißmessung wurde der vorstehende reversierende Rotationsbetrieb über 20 Stunden ausgeführt , und es wurde dann der j eweilige Verschleiß des Gleitschichtmaterials an der Buchseninnenseite gemessen und in der Figur 2 in relativen Einheiten aufgetragen .

Für die Messung der Haftreibung wurde eine j eweilige Buchse 20 der obigen Abmessung bzw . das j eweilige buchsenförmige Gleitlagerelement innerhalb des Prüfstands im Stillstand, d . h . statisch, mit einer vorgegebenen Last F N von 750 N für 20 Minuten beaufschlagt . Im Anschluss hieran wurde eine Reibwertmessung mittels Drehmomenterfassung unter derselben bleibenden Belastung ausgeführt und auf gezeichnet . Dabei wird der wellenförmige Gegenkörper 22 wiederum um +/-360 0 hin- und her rotiert und dabei natürlich immer wieder an den Umkehrpunkten kurz zum Stillstand gebracht . Dieser Rotationsbetrieb wurde über 20 Minuten ausgeführt und dabei Drehmomentdaten auf gezeichnet . Danach werden die auf gezeichneten Drehmomentdaten j eweils nur im Bereich der Umkehrpunkte berücksichtigt , so dass deren mittlerer Wert die Haftreibung zeigt . Die Ergebnisse sind wiederum in relativen Einheiten in Figur 3 aufgetragen .

Die erfindungsgemäßen Gleitlagerverbundwerkstof fe mit PTFE- Basis-Gleitschichtmaterialien gemäß Nummern 3 bis 6 zeigen unter den vorliegenden Prüfbedingungen ein noch hinreichend zufriedenstellendes Haftreibungsverhalten, obschon wesentliche Anteile an PVDF enthalten sind . Bei diesen PTFE-Basis-Gleitschichtmaterialien dienen die in der Tabelle 1 aufgeführten Füllstof fe nicht primär zur Reduzierung des Reibwerts , sondern in erster Linie zur Erhöhung der Verschleißbeständigkeit .

Bei einem reinen zu 100% aus PTFE bestehenden Gleitschichtmaterial wären - wie eingangs schon erwähnt - der Reibwert und insbesondere die Haftreibung geringer als bei den Werkstof fen gemäß Nr . 3 bis 6 . Sie wären für Anwendungen, bei denen ein gutes " Slip/Stick" -Verhalten, also ein geringer Unterschied zwischen Haftreibung und Gleitreibung gefordert ist , am besten geeignet ; j edoch wäre der Haftreibwert von 100 % PTFE für eine häufig geforderte Selbsthemmung, z . B . in Sitzverstellvorrichtungen, zu gering . Die erfindungsgemäßen Werkstof fe gemäß Nr . 3 - 6 haben hinreichend gutes " Slip/Stick" -Verhalten und eine hinreichende Selbsthemmung, die sie gerade für die Verwendung zur Herstellung von Gleitlagerelementen für Sitzverstellvorrichtungen geeignet erscheinen lassen . Bei einem PTFE-Basiswerkstof f führt die Zugabe von Füllstof fen, zu einer Erhöhung der Haftreibung und hof fentlich zu einer Verbesserung der Verschleiß festigkeit verglichen zum reinen PTFE-Gleitschichtmaterial . Trotz der Zugabe verschleißmindernder Füllstof fe wie bei Beispielen Nr . 1 und 2 ist die Verschleißbeständigkeit aber für viele Anwendungen nicht hinreichend .

Jedoch zeigten die erfindungsgemäßen Beispiele Nummern 3 bis 6 mit PTFE , PVDF und M0S2 eine hervorragende Verschleiß festigkeit mit gegenüber den Vergleichsbeispielen Nummer 1 und 2 wesentlich reduziertem Verschleiß bei gleichwohl akzeptierbarer Haftreibung .

Der erfindungsgemäße Gleitlagerverbundwerkstof f gemäß den Beispielen Nummern 3 bis 6 erweist sich als gut geeignet zur Herstellung von Gleitlagerelementen in Form von gerollten Buchsen und Bundbuchsen, insbesondere zur Verwendung in Sitzverstellvorrichtungen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen, Hier können durch Stick-Slip typischerweise unerwünschte Geräusche entstehen, die aber bei Verwendung des erfindungsgemäßen Gleitlagerverbundwerkstof fs nicht oder in geringerem Umfang auf treten .