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Title:
RADIAL OR AXIAL SLIDING BEARING ELEMENT HAVING A SURFACE STRUCTURE ON THE BEARING SEAT FACE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/141775
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a radial or axial sliding bearing element (10) having a supporting layer (12) which forms a bearing seat face (14). The bearing seat face (14) has on at least one face portion (20) a surface structure which comprises a plurality of material elevations (28, 41, 51) from the supporting layer (12) and differs from the structure of the bearing seat face (14) outside the face portion (20), wherein the surface structure of the face portion (20) forms a machine-readable code. The bearing seat face (14) has, outside the face portion (20), a roughness core profile having a core roughness depth Rk and a reduced peak height RPK(0), measured to EN ISO 13565 (1, 2), wherein the surface structure of the face portion (20) has a reduced peak height RPK(S) which is greater than 3.5 times the reduced peak height RPK(0) of the bearing seat face (14) outside the face portion (20).

Inventors:
LEHMANN, Uwe (Rechnitzstraße 36, Alzey, 55232, DE)
Application Number:
EP2019/051144
Publication Date:
July 25, 2019
Filing Date:
January 17, 2019
Export Citation:
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Assignee:
FEDERAL-MOGUL WIESBADEN GMBH (Stielstraße 11, Wiesbaden, 65201, DE)
International Classes:
F16C9/02; F16C9/04; F16C17/02; F16C17/04; F16C33/04; F16C33/08; F16C41/00
Foreign References:
DE102004013673A12005-10-06
DE10325910A12004-02-26
DE102016104543A12017-09-14
DE102008057514B32010-02-18
DE102012024141A12014-06-12
DE102004013673A12005-10-06
US20140020250A12014-01-23
DE102009010022A12010-08-26
DE102009060352A12011-06-30
Attorney, Agent or Firm:
MEHLER ACHLER PATENTANWÄLTE PARTNERSCHAFT MBB (Bahnhofstr. 67, Wiesbaden, 65185, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Radial- oder Axialgleitlagerelement (10) mit einer Tragschicht (12), die eine Lagersitzfläche (14) ausbildet, dadurch gekennzeichnet,

dass die Lagersitzfläche (14) auf wenigstens einem Flächenabschnitt (20) eine Oberflächenstruktur aufweist, die eine Mehrzahl von Materialaufwer- fungen (28, 41 , 51 ) aus der Tragschicht (12) umfasst und sich von der Struktur der Lagersitzfläche (14) außerhalb des Flächenabschnittes (20) unterscheidet, wobei die Oberflächenstruktur eine maschinenlesbare Co- dierung bildet.

2. Radial- oder Axialgleitlagerelement (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,

dass die Lagersitzfläche (14) außerhalb des Flächenabschnittes (20) ein Rauheitskernprofil mit einer reduzierten Spitzenhöhe Rpk(0), gemessen nach DIN EN ISO 13565 (1 ,2), aufweist, und

dass die Oberflächenstruktur des Flächenabschnittes (20) eine reduzierte Spitzenhöhe Rpk(S), gemessen nach DIN EN ISO 13565 (1 ,2), aufweist, die größer als das 3,5-fache der reduzierten Spitzenhöhe RPk(0) der La- gersitzfläche (14) außerhalb des Flächenabschnittes (20) ist.

3. Radial- oder Axialgleitlagerelement (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

dass die reduzierte Spitzenhöhe RPk(S) weniger als 200 miti, vorzugswei- se weniger als 100 pm und besonders bevorzugt weniger als 50 pm be- trägt.

4. Radial- oder Axialgleitlagerelement (10) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die reduzierte Spitzenhöhe RPk(S) größer als das 8-fache der redu- zierten Spitzenhöhe RPk(0) der Lagersitzfläche (14) außerhalb des Flä- chenabschnittes (20) ist.

5. Radial- oder Axialgleitlagerelement (10) nach einem der Ansprüche 2 bis

4, dadurch gekennzeichnet,

dass die reduzierte Spitzenhöhe RPk(0) der Lagersitzfläche (14) außer- halb des Flächenabschnittes (20) weniger als 1 ,5 miti, bevorzugt weniger als 1 miti, beträgt.

6. Radial- oder Axialgleitlagerelement (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass der Flächenabschnitt (20) wenigstens 0,8 %, vorzugsweise wenigs- tens 1 ,0 %, der Lagersitzfläche (14) einnimmt.

7. Radial- oder Axialgleitlagerelement (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass der Flächenabschnitt (20) wenigstens 20, vorzugsweise wenigstens 35, Materialaufwerfungen aufweist.

8. Radial- oder Axialgleitlagerelement (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass sich der Flächenabschnitt (20) in axialer Richtung über eine Breite von wenigstens 15 %, vorzugsweise wenigstens 20 %, der Breite des Radialgleitlagerelements (10) erstreckt.

9. Radialgleitlagerelement (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass das Radialgleitlagerelement (10) eine Gleitlagerschale ist.

10. Radialgleitlagerelement (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

dass der Flächenabschnitt (20) in einem Winkelbereich von 5° bis 65°, gemessen von einer Teilfläche (16) der Gleitlagerschale (10), angeordnet ist.

11 . Radialgleitlagerelement (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

dass die Lagersitzfläche (14) wenigstens zwei Flächenabschnitte (20) mit der Oberflächenstruktur aufweist, wobei ein erster Flächenabschnitt (20) im Winkelbereich von 5° bis 65°, gemessen von einer ersten Teilfläche, und ein zweiter Flächenabschnitt (20) im Winkelbereich von 5° bis 65°, gemessen von einer der ersten Teilfläche, bezogen auf den Scheitel der Gleitlagerschale, gegenüberliegenden zweiten Teilfläche, angeordnet ist.

12. Radial- oder Axialgleitlagerelement (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass die Mehrzahl von Materialaufwerfungen (28, 41 , 51 ) mittels Präge- werkzeug, insbesondere mittels Nadelpräger, oder mittels Laser erzeugt wurde.

13. Radial- oder Axialgleitlagerelement (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass die maschinenlesbare Codierung einen DataMatrix-Code umfasst.

Description:
Radial- oder Axialgleitlagerelement mit Oberflächenstruktur auf

der Lagersitzfläche

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Radial- oder Axialgleitlagerelement, insbesondere eine Gleitlagerschale, eine Gleitlagerbuchse oder eine Anlaufscheibe, mit einer Tragschicht, die eine Lagersitzfläche ausbildet.

Als„Tragschicht“ wird üblicherweise eine die Formstabilität des Radial- oder Axialgleitlagerelementes bestimmende Materialschicht eines Mehrschichtver- bundlagers bezeichnet. Diese besteht üblicherweise aus Stahl oder im Fall eines so genannten Massivlagers aus dem Lagermetall. Als "Lagersitzfläche" wird im allgemeinen die der Gleitfläche gegenüberliegende Fläche des Radial- oder Axialgleitlagerelementes, also beispielsweise die äußere Umfangsfläche der Gleitlagerschale oder Gleitlagerbuchse oder die rückseitige Fläche der Anlaufscheibe, bezeichnet. Diese Fläche liegt nach Einbau an der Innenum- fangsfläche bzw. der Stirnfläche des Lagersitzes an. Unter„Radial- oder Axial- gleitlagerelement“ sind neben den erwähnten Lagerschalen, Buchsen oder Anlaufscheiben auch kombinierte Radial-Axialgleitlagerelemente eingeschlos- sen.

Radial- oder Axialgleitlagerelemente und insbesondere Lagerschalen, bei spielsweise zur Verwendung in Verbrennungsmotoren als Flaupt- oder Pleuella- ger, sind in der Regel durch eine kraftschlüssige Verbindung, also durch Reib- schluss, gegen Verdrehen im Betrieb gesichert. Zum Aufbau eines genügenden Reibschlusses müssen die beiden Kontaktflächen, also die Innenumfangsfläche des Lagersitzes und die Lagersitzfläche des Radiallagerelementes eine geeig- nete Strukturierung aufweisen, so dass ein genügend hoher Reibwert zwischen dem Radialgleitlagerelement und der Bohrungsfläche des Lagersitzes entsteht, wenn das Radialgleitlagerelement mit dem vorgesehenen Übermaß in den Lagersitz eingebaut wird.

Eine geeignete Strukturierung der Pleuel- und Hauptlagerbohrungen wird in der Praxis durch Kreuzhonung erreicht. Wesentlich kostengünstiger in der Herstel- lung ist es hingegen, wenn die Kreuzhonung entfallen kann und die Bohrung nur feingedreht werden muss. Deshalb ist es seitens der Motorenhersteller wün- schenswert, den Arbeitsschritt des Kreuzhonens zu eliminieren. Um dennoch eine geeignete Strukturierung der Oberfläche der Bohrung zu erzeugen, damit die Reibung zwischen der Lagersitzfläche des Radialgleitlagerelementes und der Bohrung ausreicht, um ein Verdrehen im Betrieb zu verhindern, werden feingedrehte Bohroberflächen bekanntermaßen mit Lasermarkierungen verse- hen.

Aus der DE 10 2012 024 141 A1 oder der DE 10 2004 013 673 A1 ist bekannt, dass anstelle oder zusätzlich zu der Bohrung das Radialgleitlagerelement zu- mindest teilweise mit einer reibungserhöhenden Flächenstruktur versehen wird. Vorgeschlagen wird insbesondere, die reibungserhöhende Flächenstruktur durch spanende Bearbeitung bzw. durch ein Partikelstrahlverfahren zu erzielen. Im Fall der DE 10 2012 024 141 A1 soll die mittlere Rauheit der reibungserhö- henden Flächenstruktur so mindestens Rz = 5 pm bis 50 pm und der Reibungs- beiwert des Reibschlusses zwischen dem Radialgleitlagerelement und dem Lagersitz mindestens m = 0,1 betragen.

Nachteilig ist weiterhin aber, dass ein zusätzlicher Arbeitsschritt benötigt wird, um eine ausreichende Reibung zur Verdrehsicherung zu erzeugen. Der zusätz- liche Arbeitsschritt ist hierbei nur von der Motorenherstellung auf die Lagerher- stellung übergegangen. Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Radial- oder Axialgleitlagerelement der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches einerseits auf der Lagersitzfläche eine ausreichende Strukturierung aufweist, um auch im Zusammenwirken mit einer feingedrehten Bohrung einen hinreichenden Reibschluss zu erzeugen, welches sich andererseits aber auch wirtschaftlich günstig hersteilen lässt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Radial- oder Axialgleitlagerele- ment mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Radial- oder Axialgleitlagerelement mit einer Trag- schicht, die eine Lagersitzfläche ausbildet, weist die Lagersitzfläche auf wenigs- tens einem Flächenabschnitt eine Oberflächenstruktur auf, die eine Mehrzahl von Materialaufwerfungen aus der Tragschicht umfasst und sich von der Struk- tur der Lagersitzfläche außerhalb des Flächenabschnitts unterscheidet, wobei die Oberflächenstruktur des Flächenabschnittes eine maschinenlesbare Codie- rung bildet.

Als "Flächenabschnitt" im Sinne dieser Schrift wird beispielsweise jene zusam- menhängende Teilfläche der Lagersitzfläche bezeichnet, die von einer vollstän- digen maschinenlesbaren Codierung eingenommen wird. Die Oberflächenstruk- tur des Flächenabschnittes wird hierin auch als„Markierung“ bezeichnet, wel- cher Begriff sowohl Oberflächenstrukturen einschließt, die eine Codierung bil- den, als auch solche, die nur reibungserhöhend sind, ohne gleichzeitig eine Information zu tragen. Als "maschinenlesbar" wird hierin physikalisch verstan- den, dass die Codierung auf dem Flächenabschnitt unter bestimmten Bedingun- gen, insbesondere einer bestimmten Beleuchtung, einen genügenden Kontrast zur den Flächenabschnitt umgebenden Lagersitzfläche ausbildet, um die Codie- rung mit technischen Hilfsmitteln erfassen zu können. Informationstechnisch wird darunter verstanden, dass die„maschinenlesbare Codierung“ eine Informa- tion beinhaltet und einen Informationsaustausch mit einer Maschine erlaubt. Die maschinenlesbare Codierung kann insbesondere eine Schrift, einen Zahlen- code, einen eindimensionalen oder einen zweidimensionalen Zeichencode, insbesondere bevorzugt ein Strichcode (Barcode) oder ein Data-Matrix-Code (DMC), oder eine Kombination aus mehreren Codes umfassen. Die "Lagersitz- fläche außerhalb des Flächenabschnittes" wird auch als die„den Flächenab- schnitt umgebende Oberfläche der Lagersitzfläche" bezeichnet. Es ist selbstver- ständlich klar, dass auch dieser Bereich der Lagersitzfläche eine gewisse Struk- tur aufweist, welche in der Regel durch das Herstellungsverfahren bedingt ist und sich beispielsweise durch einen bestimmten Rauheitswert charakterisieren lässt. Für die reduzierte Spitzenhöhe R Pk (0) von Lagersitzflächen kann typi- scherweise ein Wert von 0,1 pm bis 1 ,0 pm und vorzugsweise 0,2 pm bis 0,6 pm angenommen werden. Da sie frei von Materialaufwerfungen oder sonsti- gen Aufrauhungen ist, die einen zusätzlichen Arbeitsschritt erfordern, wird sie hierin vereinfachend auch als "unstrukturierte Fläche" bezeichnet. Demgegen- über wird der Flächenabschnitt mit der erfindungsgemäßen Oberflächenstruktur auch als„strukturierter Flächenabschnitt“ bezeichnet.

Hintergrund der Erfindung ist, dass Radial- oder Axialgleitlagerelemente - wie viele andere Motorenkomponenten - eine feste Markierung aufweisen, anhand der sich die Lagerschale eindeutig identifizieren lässt. Die Markierung trägt Informationen über den Hersteller, beispielsweise die Teilenummer, die Her- stellcharge und/oder Datumsangaben, um den Produktionsweg zurückverfolgen zu können und so unter anderem das Lager fälschungssicherer zu machen. Auch können Angaben über die exakte Geometrie (z.B. Wanddicken oder Wanddickenklasse) aufgebracht sein. Solche Markierungen werden bislang üblicherweise auf der Gleitlagerinnenseite aufgedruckt. Aus der US 2014/0020250 A1 ist zudem ein gattungsfremdes Wälzlager be- kannt, welches stirnseitig auf dem Außenring einen Datamatrix-Code aufweist.

Die DE 10 2009 010 022 A1 offenbart ein Wälz- oder Gleitlager, bei dem eine als Barcode oder Datamatrix-Code ausgebildete Markierung auf dessen nicht näher bezeichnete Oberfläche dergestalt angebracht ist, dass die Rauheit im Bereich der Markierung geringer ist als in dem an die Markierung angrenzenden Abschnitt der Oberfläche.

Die Erfinder haben zum einen erkannt, dass eine solche Codierung auch auf der Außenoberfläche des Radial- oder Axialgleitlagerelementes, also auf dessen Lagersitzfläche aufgebracht werden kann. In einem zweiten Schritt haben die Erfinder erkannt, dass diese Codierung zudem genutzt werden kann, den Reib- wert zwischen dem Radial- oder Axialgleitlagerelement und der Bohrung oder Stirnfläche in ausreichendem Maße zu erhöhen, um eine Verdrehsicherung zu erzeugen. Es werden also zwei Funktionen in einem Element, nämlich der Mar- kierung vereint. Hierdurch werden auch die zwei Arbeitsgänge Codieren und Aufbringen einer reibungserhöhenden Flächenstruktur zusammengelegt, so dass insgesamt ein Arbeitsschritt eingespart wird, was die Herstellung des Radial- oder Axialgleitlagerelementes vergünstigt.

Der Erfindung zufolge weist die Oberflächenstruktur nicht lediglich eine Aufrau- hung, sondern eine Mehrzahl von Materialaufwerfungen auf, wobei unter "Mate- rialaufwerfung" eine mit der Oberfläche fest verbundene Materialanhäufung verstanden wird, welche über die mittlere Oberfläche der Lagersitzfläche außer- halb des Flächenabschnittes hinausragt, also eine lokale Erhöhung bildet. Als Maß für die mittlere Oberfläche der Lagersitzfläche außerhalb des Flächenab- schnittes wird das obere Maß des dortigen Rauheitskernprofils herangezogen, welches man erhält, wenn man die Kernrautiefe Rk, nach DIN EN ISO 13565 (1 ,2) bestimmt. Die Normen DIN EN ISO 13565-1 und DIN EN ISO 13565-2 werden hierin zusammengefasst als "DIN EN ISO 13565 (1 ,2)" bezeichnet.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Lagersitzfläche außerhalb des Flächen- abschnitts eine reduzierte Spitzenhöhe Rpk(0), gemessen nach DIN EN ISO 13565-1 und DIN EN ISO 13565-2, aufweist und die Oberflächenstruktur des Flächenabschnitts eine reduzierte Spitzenhöhe Rpk(S), gemessen nach DIN EN ISO 13565-1 und DIN EN ISO 13565-2 aufweist, die größer als das 3,5-fache der reduzierten Spitzenhöhe R Pk (0) der Lagersitzfläche außerhalb des Flächen- abschnittes ist.

Die Erfinder haben also herausgefunden, dass ein signifikant erhöhter Reib- schluss der Lagersitzfläche mit der Oberfläche in einem feingebohrten Lagersitz gegenüber einer unstrukturierten Lagersitzfläche mit R Pk = R Pk (0) dann eintritt, wenn die Oberflächenstruktur des Flächenabschnitts eine reduzierte Spitzenhö- he Rpk(S) aufweist, die mehr als das 3,5-fache der reduzierten Spitzenhöhe Rpk(0) außerhalb des Flächenabschnitts, besonders bevorzugt um mehr als das 8-fache der reduzierten Spitzenhöhe Rpk(0), jeweils gemessen nach DIN EN ISO 13565 (1 ,2), hinausragt.

Die Höhe der einzelnen Materialaufwerfungen über der mittleren Oberfläche der Lagersitzfläche liegt dabei um ein Vielfaches, vorzugsweise wenigstens eine Größenordnung, über R Pk (0). Wenn die Materialaufwerfungen so deutlich über die mittlere Oberfläche der Lagersitzfläche und auch über die übrigen Rauhig- keitsspitzen des unstrukturierten Lagerrückens hinausragen, ist sichergestellt, dass im Gegensatz zu einer einfachen Aufrauhung der Lagersitzfläche auch bei reibungsmindernden Einflüssen noch ein genügender Reibschluss vorhanden ist. Reibungsmindernde Einflüsse können beispielsweise durch das Eindringen von Öl in den Kontaktbereich zwischen dem Lagerelement und der Bohrung entstehen, wodurch sich ein Ölfilm oder Ölkohleaufbau ergibt, welcher die ge- ringeren Rauhigkeitsspitzen (wie sie bei einer einfachen Aufrauhung entstehen) überdecken kann. Dieser Ölkohleaufbau als Folge eindringenden Öles mit an- schließender Verkokung durch die Temperaturbelastungen im Betrieb wird häufig an solchen Lagern beobachtet. Weitere reibungsmindernde Einflüsse können beispielsweise durch das Einglätten der Rauigkeiten im Betrieb, hervor- gerufen durch Mikrogleiten durch Bauteilverformungen, entstehen. Die erfin- dungsgemäßen Materialaufwerfungen wirken diesem Einglättungsprozess ent- gegen, da sie durch den besonders guten Reibschluss mit der Bohrung das Mikrogleiten unterdrücken oder zumindest abmindern. Weiterhin wird durch die erfindungsgemäßen Materialaufwerfungen sichergestellt, dass im Gegensatz zu einer einfachen Aufrauhung auch bei einer relativ rauen Oberfläche des Gegen- körpers (Bohrungsoberfläche) die Aufwerfungen weit genug in das Gegenprofil eindringen und sich mit diesem„verzahnen“, so dass es nicht zu einem Abgleit- effekt von zwei rauen Oberflächen aufeinander kommen kann. Insbesondere wird durch die erfindungsgemäßen Materialaufwerfungen über das Maß der Spitzenhöhe R Pk (S) sichergestellt, dass diese über den Kernbereich des Profils „nach oben“ hinausragen und somit in Kontakt mit dem Gegenkörper treten. Dies unterscheidet die Erfindung von Reibschlusserhöhung durch eine„Aufrau- hung“ der Lagersitzfläche, die über Rauhigkeitskenngrößen wie z.B. die Rau- heitsprofilhöhe R z (z.B. nach DIN ISO 4287) beschrieben werden, da eine Erhö- hung von R z auch durch„Vertiefungen“ (Furchen) im Rauheitsprofil bewirkt werden kann, welche aber nicht zu einer Erhöhung des Reibschlusses mit dem Gegenkörper beitragen.

Das Material in den Materialaufwerfungen kann sowohl durch umgeformtes Material aus der Tragschicht gebildet werden, also auch in Teilen durch Reakti- onsprodukte oder Fremdmaterial, insbesondere Oxidationsprodukte aus dem Tragschichtmaterial. Ein Charakteristikum der Materialaufwerfungen ist, bei- spielsweise in Abgrenzung zu einem Aufdruck, dass ihre Härte mindestens der Härte des Grundmaterials, also des Materials der Tragschicht entspricht. Das Material wird durch lokal eingebrachte Energie umgeformt. Die Energie kann insbesondere bevorzugt mechanisch mittels Prägewerkzeug, wie einem Nadelpräger, oder thermisch mittels Laser eingebracht werden. Im letzteren Fall wird das Material lokal aufgeschmolzen und umgelagert. Beispielhaft wird die Schwarzgravur genannt, bei der mittels Laser eine punktförmige Vertiefung mit einer dunklen oxidierten Oberfläche und einem Aufwurf der Schmelze am Rand entsteht.

Bei der Großserienherstellung kann das thermische dem mechanischen Verfah- ren vorgezogen werden, weil es keinem Verschleiß unterliegt.

Verfahren zur Aufrauhung von Oberflächen mittels Laserablation sind aus der Herstellung von Nockenwellen bekannt, vgl. DE 10 2009 060 352. Bei dem dort beschriebenen Verfahren werden streifenartige Krater gebildet, wobei das Rau- heitsmuster vom Kratergrund bis zu den Spitzen der benachbart entstehenden Wälle eine Maximalamplitude von 2 bis 20 pm und im Mittel etwa 5,5 pm und vom Niveau der unbearbeiteten Fläche bis zu den Spitzen der Wälle eine Maxi- maldifferenz von 1 bis 10 pm und im Mittel etwa 2,5 pm aufweist.

Im Gegensatz zur Laserablation ist wesentliches Element der Materialauf- werfungen, dass sie überwiegend abtragsfrei hergestellt werden. Zwar kann beim Aufschmelzen mittels Laser eine Verdampfung von Material nicht völlig vermieden werden. Es ist aber bekannt, dass eine hohe Leistung und eine geringe Pulsdauer des Lasers zu einem hohen Energieeintrag in Verbindung mit geringer Wärmeabfuhr führt, was das Verdampfen des Materials begünstigt. Durch geeignete Wahl der Leistung und Pulsdauer des Lasers kann deshalb der Anteil des Materialabtrags minimiert werden, so dass sichergestellt ist, dass das überwiegende Material aufgeschmolzen und vom Zentrum des auftreffenden Laserstrahls an den Randbereich verdrängt und nicht verdampft wird. Beim Herstellen einer Materialaufwerfung entstehen deshalb in der Regel, egal ob mittels mechanischer oder thermischer Energie, neben der Aufwerfung auch Vertiefungen oder Krater.

Die Form einer Materialaufwerfung kann durch den Herstellungsprozess be- stimmt werden. Beispielsweise kann diese kegelförmig-spitz oder kegelstumpf- förmig mit mittigem Krater ausgebildet sein, wenn jeweils ein punktueller Ener- gieeintrag mittels Dorn oder Laser in das Material der Tragschicht erfolgt. Bei- spielsweise kann sie auch wallartig langgestreckt sein, wenn ein Dauerstrichla- ser oder ein langgestrecktes Werkzeug zum Einsatz kommt oder wenn dicht benachbarte punktuelle Einwirkungen erfolgen.

Zahlenmäßig„eine“ Materialaufwerfung im Sinne dieser Beschreibung liegt vor, wenn diese zusammenhängend ist. Als„zusammenhängend“ wird die Material- aufwerfung wiederum bezeichnet, soweit sie ohne Unterbrechung das obere Maß des Rauheitskernprofils der Lagersitzfläche außerhalb des Flächenab- schnittes überragt.

Obgleich sich für eine Verdrehsicherung eine Verzahnung der Kontaktflächen des Radial- oder Axialgleitlagerelementes und des Lagersitzes schon ab der ersten Materialaufwerfung auf der Lagersitzfläche einstellen kann, ist eine Min- destanzahl von 20 Materialaufwerfungen auf der Tragschicht bevorzugt. Beson- ders bevorzugt sind wenigstens 35 Materialaufwerfungen.

Der Grad der Verzahnung hängt neben deren Höhe und der Anzahl wesentlich von der lateralen Ausdehnung und Orientierung der einzelnen Materialaufwer- fung relativ zur Umfangsrichtung des Radial- oder Axialgleitlagerelements und deren relative Anordnung zueinander ab. Beispielsweise wird eine linienförmige Materialaufwerfung, die senkrecht zur Umfangsrichtung angeordnet ist, einen höheren Verzahnungsgrad und damit eine bessere Verdrehsicherung erzeugen als eine punktförmige oder eine linienförmige Materialaufwerfung, die sich in Umfangsrichtung erstreckt. Grundsätzlich bietet eine Anzahl von 20 und besser noch 35 Materialaufwerfungen eine verbesserte Verdrehsicherheit, weil im idealisierten Falle einer„100% Verzahnung“ jeder Materialaufwerfung mit dem Gegenkörper die Festigkeit jeder Materialaufwerfung entscheidend für das ertragbare Moment gegen Verdrehung ist. Im idealisierten Falle kann man sich vorstellen, dass das ertragbare Moment gegen Verdrehung sich multiplikativ aus der Anzahl und dem jeweiligen Querschnitt der Materialaufwerfungen, der Werkstofffestigkeit der Materialaufwürfe und dem Wirkradius (halber Durchmes- ser der Aufnahmebohrung) zusammensetzt.

Darüber hinaus wächst mit der Anzahl der Materialaufwerfungen auch der co dierbare Informationsgehalt, geht man davon aus, dass jede einzelne Material- aufwerfung ein Symbol eines Codes repräsentiert. Beispielhaft wird auf die „GS1 Data Matrix Guideline“ verwiesen, in der der Informationsgehalt in Abhän- gigkeit der Symbolanzahl für DMC-Codes beschrieben ist.

Bevorzugt ist die Flöhe P der Materialaufwerfungen über dem Rauheitskernprofil der Lagersitzfläche außerhalb des Flächenabschnittes, das heißt über deren „mittlerer Oberfläche“, kleiner als 250 miti, besonders bevorzugt kleiner als 150 pm.

Und bevorzugt ist die reduzierte Spitzenhöhe R Pk (S) im strukturierten Flächen- abschnitt kleiner als 200 pm, besonders bevorzugt kleiner als 100 pm und ganz besonders bevorzugt kleiner als 50 pm.

Die reduzierte Spitzenhöhe R Pk (S) sollte die Grenze von 200 pm vorteilhafter Weise nicht überschreiten, weil es darüber zu unzureichendem Kontakt der Lagerschale mit der Bohrung auch außerhalb des Flächenabschnitts kommen kann mit damit verbundenen, negativen Auswirkungen der strukturellen Unter- Stützung des Lagers durch die Bohrung oder der Abfuhr von Reibungswärme vom Lagerelement in das Gehäuse. Mit abnehmender reduzierter Spitzenhöhe Rpk(S) bis unterhalb von 50 pm verbessern sich die genannten Eigenschaften signifikant, ohne dass damit eine signifikante Verschlechterung der Verdrehsi- cherheit einhergeht.

Die reduzierte Spitzenhöhe R Pk (0) der Lagersitzfläche außerhalb des Flächen- abschnittes beträgt vorzugsweise weniger als 1 ,5 pm, besonders bevorzugt weniger als 1 pm.

In diesem Bereich der Rauigkeit liegt in der Regel die außenumfängliche Stahl- oberfläche eines zu einer Buchse oder einer Lagerschale umgeformten Lager- verbund Werkstoffes.

Bevorzugt nimmt der Flächenabschnitt wenigstens 0,8 %, besonders bevorzugt wenigstens 1 ,0 % der Lagersitzfläche ein.

Der Flächenabschnitt bezeichnet, wie schon gesagt, den zusammenhängenden Bereich, der von einer vollständigen lesbaren Codierung eingenommen wird, und nicht nur die Summe der Flächen der einzelnen Materialaufwerfungen. Beispielsweise beträgt die Ausdehnung des Flächenabschnittes eines DMC- Codes mit der Ausdehnung 10 mm x 10 mm im Sinne dieser Erfindung 100 mm 2 , während die darin enthaltenen beispielsweise 40 Materialaufwerfungen (auch Dots) mit einer Fläche von je 1 mm 2 insgesamt nicht mehr als 40 mm 2 einnehmen. Das bedeutet aber nicht, dass nicht mehrere solcher Flächenab- schnitte mit jeweils einer vollständigen lesbaren Codierung räumlich getrennt auf der Lagersitzfläche angeordnet sein können. Auch können neben einer oder mehreren Flächenabschnitten mit jeweils einer vollständigen lesbaren Codie- rung einer oder mehrere strukturierte Flächenabschnitte mit den vorstehend beschriebenen Anforderungen an die Oberflächenstruktur vorhanden sein, die keine Information tragen und allein der Vergrößerung des gesamten reibungser- höhenden Flächenanteils an der Lagersitzfläche, also der Summe aller struktu- rierter Flächenabschnitte, dienen. Sind mehrere strukturierte Flächenabschnitte auf der Lagersitzfläche vorgesehen, so muss also jedenfalls einer oder es kön- nen wahlweise mehrere, insbesondere auch alle, strukturierten Flächenab- schnitte, eine Codierung bilden. Bei mehreren die Codierung bildenden Flä- chenabschnitten kann sich die codierte Information auf diese verteilen und/oder teilweise oder vollständig redundant auf diese verteilt vorliegen.

Weiterhin bevorzugt erstreckt sich der Flächenabschnitt bei einem Radialgleitla gerelement in axialer Richtung über eine Breite von wenigstens 15%, besonders bevorzugt wenigstens 20% von dessen Gesamtbreite. Entsprechend bevorzugt erstreckt sich der Flächenabschnitt bei einem Axialgleitlagerelement in radialer Richtung über eine Breite von wenigstens 15%, besonders bevorzugt wenigs- tens 20% von dessen radialer Ausdehnung.

Es ist nachvollziehbar, dass sich die Größe des strukturierten Flächenabschnit- tes zweckmäßigerweise nach der Größe der gesamten Lagersitzfläche und somit nach der Größe des Radial- oder Axialgleitlagerelementes richtet. Wie weiter oben schon ausgeführt, spielt für die Reibungserhöhung die Ausdehnung der Materialaufwerfungen senkrecht zur Umfangsrichtung eine wesentlichere Rolle als die in Umfangsrichtung, jedenfalls dann, wenn die einzelnen Material- aufwerfungen in Umfangsrichtung nahe beieinander liegen. Befindet sich zwi- schen diesen Aufwerfungen ein Abstand von mindestens der dreifachen Höhe P der Aufwerfungen, tragen auch die in Umfangsrichtung hintereinander angeord- neten Materialaufwerfungen in gleichem Maße zur Reibungserhöhung bei.

Da man im Sinne der Codierung aber nicht frei ist, die Materialaufwerfungen bevorzugt in Umfangs- oder Längsrichtung anzuordnen, weil die Position der einzelnen Materialaufwerfungen durch das Format der Codierung und die Infor- mation vorgegeben ist, kann eine hinreichende Reibungserhöhung unter allen Umständen nur durch eine genügende Ausdehnung der Materialaufwerfungen senkrecht zur Umfangsrichtung und durch genügend Abstand in Umfangsrich- tung sichergestellt werden. Es wurde konkret festgestellt, dass ab einer relativen Breite des Flächenabschnittes von 15% bezogen auf das Radial- oder Axialgleit lagerelement eine ausreichende Verzahnung der Kontaktflächen des Radial- oder Axialgleitlagerelementes und des Lagersitzes erreicht werden kann.

Bevorzugt befindet sich der strukturierte Flächenabschnitt in Umfangsrichtung außerhalb des Hauptlastbereichs des Radial- oder Axialgleitlagerelements. Im Fall einer Gleitlagerschale ist der Flächenabschnitt deshalb bevorzugt in einem Winkelbereich von 5° bis 65° angeordnet, gemessen von einer Teilfläche der Gleitlagerschale.

Als "Teilfläche" einer Gleitlagerschale werden deren stirnseitigen umfänglichen Endflächen bezeichnet, welche beim Einbau aufgrund eines geringen Überma- ßes auf die jeweiligen Teilflächen der gegenüberliegenden Gleitlagerschalen gepresst werden, wodurch der notwendige Reibschluss zwischen den Kontakt- flächen der Lagerschalen und des Lagersitzes erzeugt wird.

Besonders bevorzugt weist die Lagersitzfläche zwei strukturierte Flächenab- schnitte auf, wobei ein erster Flächenabschnitt im Winkelbereich von 5° bis 65°, gemessen von einer ersten Teilfläche, und ein zweiter Flächenabschnitt im Winkelbereich von 5° bis 65°, gemessen von einer der ersten Teilfläche, bezo- gen auf den Scheitel der Gleitlagerschale, gegenüberliegenden zweiten Teilflä- che angeordnet ist.

Hierdurch wird die Kraftverteilung durch den Reibschluss gleichmäßiger über die Umfangsfläche der Gleitlagerschale verteilt. Weiterhin bevorzugt ist es, wenn der strukturierte Flächenabschnitt oder die strukturierten Flächenabschnitte im Fall einer Gleitlagerschale im Wesentlichen symmetrisch zur axialen Mittellinie auf der Lagersitzfläche angeordnet sind.

Auch dies dient einer gleichmäßigen Kraftverteilung durch den Reibschluss, diesmal über die axiale Breite der Lagerschale gesehen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Gleitlagerschale in

perspektivischer Ansicht;

Figur 2 ein Rauheitsprofil im Bereich einer einzelnen Materialaufwerfung; Figur 3 ein erstes Beispiel einer Codierung;

Figur 4 ein zweites Beispiel einer Codierung;

Figur 5 einen ersten Rauheitsmessschrieb auf einem unstrukturierten

Oberflächenabschnitt der Lagersitzfläche und

Figur 6 einen zweiten Rauheitsmessschrieb gemessen entlang einer

Messstrecke durch einen Flächenabschnitt mit der erfindungsge- mäßen Oberflächenstruktur;

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Gleitlagerschale 10 mit einer Tragschicht 12, die eine Lagersitzfläche 14 ausbildet. Die Lagersitzfläche 14 ist die äußere Umfangsfläche der Gleitlagerschale 10 und endet in Umfangsrichtung an den stirnseitigen Endflächen, auch Teilflächen 16, 16‘ genannt. Der Hauptlastbereich der Gleitlagerschale 10 befindet sich in der Regel im Bereich des Scheitels, gekennzeichnet durch die Scheitellinie 18. Außerhalb dieses Hauptlastbereiches befindet sich auf der Lagersitzfläche 14 ein strukturierter Flächenabschnitt 20. Dieser ist genauer in einem Winkelbereich 22 angeordnet, der sich von 5° bis 65°, gemessen von einer Teilfläche 16 erstreckt. Der Flächenabschnitt 20 ist ferner symmetrisch zur Mittellinie 24 der Gleitlagerschale 10 in Bezug auf die axiale Richtung angeordnet.

Auf der der Scheitellinie 18 gegenüberliegenden Seite der Lagerschale 10 be- findet sich gemessen von der gegenüberliegenden Teilfläche 16‘ ein ebensol- cher Winkelbereich 22‘ von 5° bis 65°, in dem sich ein weiterer strukturierter Flächenabschnitt mit einer erfindungsgemäßen Oberflächenstruktur befinden kann. Weder der zweite Winkelbereich noch der zweite strukturierte Flächenab- schnitt sind in dieser Perspektive eingezeichnet.

Der Flächenabschnitt 20 weist eine Oberflächenstruktur auf, die eine Mehrzahl von Materialaufwerfungen aus der Tragschicht 12 umfasst und sich von der Struktur der Lagersitzfläche 14 außerhalb des Flächenabschnitts 20 unterschei- det, wobei die Oberflächenstruktur des Flächenabschnitts 20 eine maschinen- lesbare Codierung bildet, in diesem Fall schematisch als zweidimensionaler Code angedeutet. Der nicht dargestellte zweite strukturierte Flächenabschnitt auf der gegenüberliegenden Seite der Lagerschale kann wahlweise ebenfalls die gleiche maschinenlesbare Codierung enthalten, oder eine andere oder eine Oberflächenstruktur ohne Information.

Figur 2 zeigt einen schematisierten Ausschnitt aus einem Rauheitsmessprofil, wie es sich beim Abfahren der Lagersitzfläche 14 im Bereich einer einzelnen Materialaufwerfung 26 beispielweise mittels einer Tastspitze eines Oberflä- chenmessgerätes darstellen könnte. Man erkennt, dass sich die Materialaufwer- fung 26 signifikant über das Rauhigkeitsprofil des umgebenden Bereiches 28, der die unstrukturierte Lagersitzfläche repräsentiert, erhebt. Trägt man, wie oben beschrieben, die Höhe P der einzelnen Materialaufwerfungen über dem oberen Maß des Rauheitskernprofils Rk(0) (in Figur 2 als Rk bezeichnet) der unstrukturierten Lagersitzfläche aus, gemessen nach DIN EN ISO 13565 (1 ,2) auf, dann liegt diese um etwa eine Größenordnung über der reduzierten Spit- zenhöhe R Pk (0) (in Figur 2 als Rpk bezeichnet).

Figur 3 zeigt einen„DMC“ (für DataMatrix-Code) als erstes Ausführungsbeispiel für eine durch die Oberflächenstruktur gebildete maschinenlesbare Codierung auf der Lagersitzfläche eines erfindungsgemäßen Radial- oder Axialgleitla- gerelements. In dem konkreten Beispiel handelt es sich um einen 18x18 Zei- chen enthaltenden quadratischen 2D-Code. Es können aber auch weniger oder mehr Zeichen enthaltende Codes Verwendung finden. Die von der vollständigen maschinenlesbaren Codierung eingenommene, zusammenhängende Teilfläche der Lagersitzfläche, hier zur Illustration als gestrichelter, nicht zum Code gehö- render Rahmen 30 markiert, bildet den Flächenabschnitt.

Die reduzierte Spitzenhöhe R Pk (S) dieser Oberflächenstruktur innerhalb dieses Flächenabschnittes 30 gilt es mittels Rauheitsmessung nach DIN EN ISO 13565 (1 ,2) zu bestimmen und mit der nach dem gleichen Verfahren bestimmten redu- zierten Spitzenhöhe R Pk (0) der Lagersitzfläche außerhalb des Flächenabschnit- tes 30 zu vergleichen. Hierzu wird die Oberflächenstruktur innerhalb dieses Flächenabschnittes 30 entlang zweier zueinander senkrechter Messtrecken 32, 34 abgefahren, wahlweise taktil mittels Tastkopf oder optisch mittels Laser. Der größere der beiden so ermittelten Messwerte für R Pk (S) wird zum Vergleich mit der reduzierten Spitzenhöhe R Pk (0) des unstrukturierten Flächenabschnitts herangezogen.

Dies hat folgenden Hintergrund, der anhand von Figur 4 erläutert wird. Hierin ist als zweites Ausführungsbeispiel für eine durch die Oberflächenstruktur gebildete maschinenlesbare Codierung auf der Lagersitzfläche eines erfindungsgemäßen Radial- oder Axialgleitlagerelements ein eindimensionaler Strichcode (oder„Bar- Code“) gewählt. Der von der vollständigen maschinenlesbaren Codierung ein- genommene Flächenabschnitt der Lagersitzfläche ist zur Illustration abermals als gestrichelter, nicht zum Code gehörender Rahmen 40 markiert.

Würde die reduzierte Spitzenhöhe R Pk (S) der Oberflächenstruktur innerhalb dieses Flächenabschnittes 40 entlang einer beliebigen Messtrecke gemessen, so kann nicht ausgeschlossen werden, dass diese Messstrecke mit der Rich- tung der Striche des Codes zusammenfällt. Die so ermittelte reduzierte Spitzen- höhe Rpk(S) wäre nicht repräsentativ für die durch den Strichcode erzielte Reib- werterhöhung und im Grenzfall vielleicht sogar nicht einmal höher als die redu- zierte Spitzenhöhe R Pk (0) des unstrukturierten Flächenabschnitts. Dieser syste- matische Fehler kann bei der oben geschilderten Messvorschrift, wonach die Oberflächenstruktur innerhalb dieses Flächenabschnittes 40 entlang zweier zueinander senkrechter Messtrecken 42, 44 abgefahren und der größere der beiden so ermittelten Messwerte für R Pk (S) zum Vergleich mit der reduzierten Spitzenhöhe R Pk (0) des unstrukturierten Flächenabschnitts herangezogen wird, ausgeschlossen werden.

Praktisch wird von einer gemessenen Oberfläche der unstrukturierten Lagersitz- fläche das Rauheitsprofil gemäß der Empfehlungen, beispielsweise für die Bezugslänge für die Messstrecke, in der einschlägigen Norm DIN EN ISO 13565 (1 ,2) und durch Trennung des Primärprofils in Rauigkeit und Welligkeit bestimmt und daraus die reduzierte Spitzenhöhe R Pk (0) extrahiert („Referenzmessung“). Figur 5 zeigt das Ergebnis einer solchen Rauheitsmessung, durchgeführt auf einem unstrukturierten Oberflächenabschnitt der Lagersitzfläche einer erfin- dungsgemäßen Anlaufscheibe. Die Messung wurde taktil mit einem Taster TK300 über eine Messstrecke von 4,8 mm durchgeführt. Es enthält im oberen Teil einen Rauheitsmessschrieb 50, unten links eine Materialanteilkurve (Abbott- Kurve) 52 und unten rechts eine Häufigkeitsverteilung 54, jeweils in gewohnter Darstellung. Die aus den Messungen ermittelten Kenngrößen des Rauheitspro- fils nach DIN EN ISO 13565 (1 ,2) sind in der nachfolgenden Tabelle 1 angege- ben.

Tabelle 1

Die hier konkret ermittelten Werte sind typisch für die Oberfläche oder Lagersitz- fläche einer Tragschicht aus Stahl. Die reduzierte Spitzenhöhe R Pk (0) beträgt beispielsweise typische 0,34 pm und liegt damit unterhalb der für die unstruktu- rierte Lagersitzfläche bevorzugten Obergrenze von 0,8 pm.

In analoger Weise zeigt Figur 6 das Ergebnis (Rauheitsmessschrieb 60, Materi- alanteilkurve (Abbott-Kurve) 62 und Häufigkeitsverteilung 64) einer identischen Rauheitsmessung, durchgeführt auf einem Flächenabschnitt mit der Oberflä- chenstruktur, genauer auf einem mittels Laser auf der Lagersitzfläche einer erfindungsgemäßen Anlaufscheibe aufgebrachten DMC. Der gemessene zu- sammenhängende Flächenabschnitt mit der Codierung hatte eine Kantenlänge von 5 mm, so dass die Messstrecke mit 4,8 mm Länge vollständig innerhalb des Flächenabschnittes lag, um die reduzierte Spitzenhöhe R Pk (S) der Oberflächen- struktur zu ermitteln. Die aus den Messungen ermittelten Kenngrößen des Rau- heitsprofils nach DIN EN ISO 13565 (1 ,2) sind in der nachfolgenden Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2

Die ermittelte reduzierte Spitzenhöhe R P k(S) beträgt 7,99 pm und ist damit um mehr als das 20-fache höher als der ermittelte Wert Rpk(O).

Diese Messungen wurden in insgesamt 18 Beispielfällen auf Flächenabschnitten mit der Oberflächenstruktur in Form einer DMC-Codierung und in 9 Beispielfäl- len auf der unstrukturierten Fläche durchgeführt. Die Resultate sind in den Tabellen 3 und 4 gegenübergestellt. Die jeweils ermittelten Rauhigkeitskenn- größen R a , Rz, Rmax, Rk, Rpk und Rvk wurden über die 9 bzw. 18 Messungen gemittelt und anschließend verglichen. Tabelle 3 enthält außerdem Information zu dem Anteil, den der strukturierte Flächenabschnitt an der gesamten Mess- strecke hat. Tabelle 4 enthält zum Nachweis der Signifikanz jeweils den Quoti- enten aus den gemittelten Rauhigkeitskenngrößen aus den strukturierten Flä- chenabschnitten und den gemittelten Rauhigkeitskenngrößen aus den unstruk- turierten Flächen.

Die Ergebnisse zeigen eindeutig, dass der Quotient R P k(S)/R P k(0) sich signifikant von den Quotienten der übrigen Rauhigkeitskenngrößen R a , Rz, Rmax, Rk, und Rvk abhebt.

Es zeigt sich ferner, dass R Pk (S) nicht einmal sehr empfindlich gegenüber einer Messstrecke ist, die über den Flächenabschnitt mit der Oberflächenstruktur hinausgeht. Denn nicht in allen Fällen hatte der gemessene zusammenhängen- de Flächenabschnitt mit der Codierung eine Kantenlänge, die größer war als die Messstrecke. Der dementsprechende Anteil, den der strukturierte Flächenab- schnitt an der gesamten Messstrecke einnahm, ist für jede Messung in der rechten Spalte von Tabelle 3 angegeben. Es zeigt sich, dass dessen Einfluss auf R Pk (S) im Rahmen der übrigen Schwankungen liegt, die auf die Unregelmä- ßigkeit der codeabhängigen Oberflächenstruktur zurückzuführen ist. Eine untere Grenze für den Anteil des strukturierten Flächenabschnitts an der Messstrecke ist dennoch bei 30% zu ziehen.

Bezugszeichenliste Gleitlagerschale

Tragschicht

Lagersitzfläche

, 16“ Teilfläche

Scheitellinie

Flächenabschnitt mit Oberflächenstruktur, 22“ Winkelbereich

Mittellinie Materialaufwerfung

umgebender Bereich Rahmen, Teilfläche, Flächenabschnitt Messtrecke

Messtrecke Rahmen, Teilfläche, Flächenabschnitt Messtrecke

Messtrecke Rauheitsmessschrieb

Materialanteilkurve (Abbott-Kurve) Häufigkeitsverteilung Rauheitsmessschrieb

Materialanteilkurve (Abbott-Kurve) Häufigkeitsverteilung