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Die Erfindung betrifft ein Gleitflächenelement für künstliche
Schianlagen, insbesondere für
Schisprunganlagen, für
Langlaufloipen oder für
Gleithänge,
mit einer Noppen-profilierten
Gleitfläche.
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Ein solches Gleitflächenelement
ist beispielsweise aus der
DE
41 05 941 C1 bekannt. Dieses bekannte Gleitflächenelement
besteht aus einer ein- oder mehrschichtig homogen aufgebauten Glasscheibe,
in der eine gitterförmige
Armierungseinlage aus einem Metalldrahtgeflecht vorgesehen ist.
Die Gleitfläche
der Glasscheibe des Gleitelementes weist oberhalb der Drähte des
Metalldrahtgeflechtes Erhebungen auf. Mit Hilfe dieser Erhebungen
ergibt sich also eine Noppen-profilierte Gleitfläche des Gleitflächenelementes.
Die Drähte
des Metalldrahtgeflechtes können
elektrische Heizwiderstände
bilden, die mit einer Stromquelle verbindbar sind, um die Gleitelemente
beheizen zu können.
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Ein Gleitflächenelement der eingangs genannten
Art ist beispielsweise auch aus der
DE 211 567 U1 bekannt. Dieses bekannte Gleitflächenelement
ist für
Schisprunganlagen vorgesehen. Dort bestehen die Gleitflächenelemente
jeder Spur der Sprungschanze aus metallischen Gleitspurschindeln, wobei
auf deren Gleitspuren annährend
kugelkappenförmige
Erhebungen in einem Rastergitter vorgesehen sind. Die Seitenstege
der Gleitflächenelemente
sind mit Schlitzen ausgebildet. Die Oberfläche der metallischen Gleitspurschindeln
ist mit einer Beschichtung versehen, die die Gleitfähigkeit
und die Beständigkeit
gegenüber äußeren Einflüssen erhöht. Zur
Beheizung der Gleitspurschindeln kann eine Heizeinrichtung vorgesehen
sein, die beispielsweise von Heizstäben gebildet ist. Zum Besprühen der
Gleitspurschindeln mit Wasser kann zwischen den Anlaufspuren eine
Sprüheinrichtung
vorgesehen sein.
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Aus der
EP 0 304 008 A1 ist ein
Gleitflächenelement
für Spuranlagen
und Bahnen für
wintersportliche Disziplinen sowie ein Verfahren zur Herstellung eines
solchen Gleitflächenelementes
bekannt. Dieses bekannte Gleitflächenelement
weist eine Noppen-profilierte Gleitfläche auf. Um in kostengünstiger Weise
bei einem ganzjährigen
Betrieb gute und über einen
langen Zeitraum gleichbleibende Gleteigenschaften zu schalten, wobei
das Gleitflächenelement auf
bekannten Unterbau-Konstruktionen problemlos montiert werden kann
und einen geringen Wartungsaufwand aufweist, ist dieses bekannte
Gleitflächenelement
als einteiliger selbsttragender Körper ausgebildet, auf dessen
Gleitfläche
konvex gestaltete Gleitsegmente in einem Rastergitter angeordnet
sind. Die Gleitsegmente bestehen aus einem Glasfluß. Diese Gleitelemente
bestehen aus einem dicht gebrannten keramischen Werkstoff. Der die
konvex gestalteten Gleitsegmente bildende Glasfluß ist durch
eine Glasur gebildet. Desgleichen ist es möglich, daß das jeweilige Gleitflächenelement
aus einem metallischen Werkstoff besteht und daß der die konvex gestalteten Gleitsegmente
bildende Glasfluß durch
ein Email gebildet ist.
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Gleitflächenelemente mit einer Noppen-proflierten
Gleitfläche
weisen den Vorteil auf, daß Aquaplaning
verhindert wird. Emailierte Bleche neigen jedoch bei der Montage
und insbesondere auch im Betrieb infolge punktueller Belastungen
zu Absplitterungen. Aus diesen resultiert eine unerwünschte Korrosion
durch atmosphärische
Einflüsse,
d.h. durch die Luftatmosphäre
und die Feuchtigkeit derselben. Außerdem weist eine Emailbeschichtung
im Vergleich zu einer gebrannten Keramik eine niedrige Härte auf.
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Die
DE 42 07 412 A1 offenbart eine Spurgrundlage
für Schisprungschanzen,
wobei ein der vorgeschriebenen Spurbreite entsprechendes Profilelement
verwendet wird, das in der benötigten
Anzahl aneinander gereiht die Spurgrundlage bildet. In die Spurbahnen
der Schisprungschanze sind zweckmäßigerweise Haken eingebracht,
die zur Aufnahme und Halterung von Baustahlgeweben dienen, auf welchen
der eigentliche Spurbelag eingehängt
wird. Bei diesem Spurbelag kann es sich um einen geeigneten Kunststoff- oder Gummibelag
handeln.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Gleitflächenelement
der eingangs genannten Art zu schaffen, das bezüglich Gleiteigenschaften und Dauerbeständigkeit
ausgezeichnete Eigenschaften aufweist.
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Diese Aufgabe wird bei einem Gleitflächenelement
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches
1 gelöst. Bevorzugte
Aus- bzw. Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gleitflächenelementes sind den Unteransprüchen 2 bis
16 gekennzeichnet. Erfindungsgemäße Vefahren
zur Herstellung eines efindungsgemäßen Gleitflächenelementes sind in den Ansprüchen 17
bis 19 gekennzeichnet.
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Dadurch, daß erfindungsgemäß das Gleitflächenelement
ein Grundflächenelement
aus einem Polymermaterial aufweist, in dem Keramikkörper in einem
Gitterraster voneinander beabstandet fixiert sind, die mit ihrer
Stirnfläche über das
Grundflächenelement
definiert überstehen,
ergibt sich der Vorteil einer kostengünstigen Herstellbarkeit des
erfindungsgemäßen Gleitflächenelementes,
wobei dieser Vorteil mit dem weiteren, ganz erheblichen Vorteil einher
geht, daß die
Gleiteigenschaften von der Jahreszeit unabhängig sehr gut sind. Ein werterer
Vorteil besteht in der ausgezeichneten Dauerstandfestigkeit des
erfindungsgemäßen Gleitflächenelementes.
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Dadurch, daß errfindungsgemäß das Grundflächenelement
aus einem Polymermaterial besteht, ergibt sich der Vorteil, daß die Restelastizität des Polymermaterials
jederzeit einen absolut festen Sitz der Keramikkörper im Grundflächenelement,
d.h. in der Polymermatrix, garantiert. Temperaturschwankungen, d.h.
die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
des Grundflächenelementes
und der Keramikkörper
im Grundflächenelement,
wie sie beispielsweise durch Sonneneinstrahluns-bedingte Erwärmung gegeben
sind, werden durch die Elastizität des
Polymermaterials des Grundflächenelementes ausgeglichen.
Die Keramikkörper
weisen z.B. einen Wänneausdehnungskoeffizienten
von cirka 8.10–6/K auf. Das Polymermaterial
des Grundflächenelementes
weist z.B. einen Wärmeausdehnungskoeffizienten
von cirka 20.10–6/K auf.
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Erfindungsgemäß kann das Grundflächenelement
mit Sacklöchern
ausgebildet sein. In welchen die Keramikkörper fixiert sind. Die Keramikkörper können zylindrisch
ausgebildet sein. Desgleichen ist es möglich, daß die Keramikkörper zylinderartig,
zu ihrer Stirnfläche
hin konisch verjüngt,
ausgebildet sind.
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Um die Noppen des Gleitflächenelementes bildenden
Kermikkörper
einfach in die Sacklöcher des
Grundflächenelementes
aus Polymermaterial einbringen zu können und die Keramikkörper in
den Sacklöchern
zuverlässig
zu fixieren, kann es zweckmäßig sein,
wenn die Keramikkörper
eine konvexe ballige Grundfläche
aufweisen.
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Bevorzugt ist es, wenn die Keramikkörper eine
konvexe ballige Stirnfläche
aufweisen, mit der sie aus dem Grundflächenelement des erfindungsgemäßen Gleitflächenelementes
vorstehen. Eine solche Ausbildung wesit den Vorteil auf, daß sich ausgezeichnete
Gleiteigenschaften ergeben.
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Eine andere Möglichkeit besteht bei den erfindungsgemäßen Gleitflächenelement
darin, daß die Keramikkörper Scheiben-
oder plättchenförmig ausgebildet
sind, wobei von der Stirnfläche
des jeweiligen Kermikkörpers
Noppen materialeinstückig
wegstehen, die in einem Rastergitter vorgesehen sind. Dabei können die
Keramikkörper
also eine runde oder eine mehreckige Grundfläche aufweisen. Bei einem solchen
Gleitflächeneelemnet
der zuletzt genannten Art können
die Keramikkörper
eine quadratische Grundfläche
aufweisen, wobei die von der Stirnfläche wegstehenden Noppen vorzugsweise
in einem diagonal orientierten Rastergitter angeordnet sind.
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Die Keramikkörper des erfindungsgemäßen Gleitflächenelementes
bestehen zweckmäßigerweise
aus einer Oxidkeramik. Hierbei kann es sich um Al2O3 handeln. Desgleichen kann als Oxidkermik ZrO2 zur Anwendung gelangen. Eine Zirkoniumoxidkermamik
weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten
von cirka 10.10–6/K auf. Solche Oxidkeramikmaterialien
kommen insbesondere wegen ihres relativ hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten
zur Anwendung. Es ist jedoch auch möglich, daß die Kermikkörper des
erfindungsgemäßen Gleitflächenelementes
aus einer Carbid- oder
einer Nitridkeramik bestehen. Hierbei kann es sich z.B. um Siliziumcarbid
oder um Siliziumnitrid handeln. Der Wärmeausdehnungskoeffizient dieser
Keramiken liegt bei größenordnungsmäßig 2,5.10–6/K.
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Die Kermikkörper des erfindungsgemäßen Gleitflächenelementes
besitzen eine hohe Oberflächengüte und extrem
niedrige Reibungskoeffizienten, d.h. Reibzahlen.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn die
Keramikkörper
des erfindungsgemäßen Gleitflächenelementes
zumindest an ihrer aus dem Grundflächenelement vorstehenden Stirnfläche offene
Poren aufweisen. Bei diesen offenen Poren kann es sich um Mikroporen
mit einer Porengröße von maximal
10 μm handeln.
Derartige offene Poren an der freien Stirnfläche der Keramikkörper bilden
Flüssigkeitsspeicher,
d.h. Schmiertaschen, die auf der Stirnfläche der Keramikkörper einen
Wasserfilm zu bilden in der Lage sind. Dieser Wasserfilm wirkt als
dauehaftes Gleitmittel im tripologischen System Keramik – Wasser – Polymermaterial.
Daraus resultiert der weitere Vorteil, daß eine dauernden bzw. kurzeitig
zu wiederholende Berieselung bspw. der Anlaufspur einer Schisprungschanze
nicht zwingend erforderlich ist.
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Dem selben Zwecke, d.h. der Ausbildung
eines Wasserfilmes an der Stirnfläche der Keramikkörper ist
es dienlich, wenn die Keramikkörper
zumindest größtenteile
eine ionische Bindung aufweisen. Durch eine solche ionische Bindung
ergibt sich eine einfache und leichte Benetzung der Stirnflächen der Keramikkörper mit
Wasser, wobei dieser Wasserfilm im tripologischen System Keramik – Wasser – Polymermaterial
als dauerhaftes Gleitmittel wirkt, wie oben in Verbindung mit den
offenen Mikroporen ausgeführt
worden ist.
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Bei dem efindungsgemäßen Gleitflächenelement
sind die Keramikkörper
zweckmäßigerweise
in einem Gittenaster angeordnet, dessen Längs- und Quergitterllinien
jeweils gegeneinander versetzt sind. Hierbei kann der Abstand benachbarter
Längsgitterlinien
kleiner sein als der Abstand der dazu senkrechten, benachbarten
Quergitterlinien.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein
Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Gleitflächenelementes mit einer Noppen-proflierten
Gleitfläche,
wobei das Gleitflächenelement
ein Grundflächenelement
aus einem Polymermaterial aufweist, in dem Keramikkörper in
einem Gittenaster voneinander beabstandet fixiert sind, die mit
ihrer Stirnfläche über das
Grundflächenelement
definiert überstehen, wobei
das Grundflächenelement
mit Löchern
ausgebildet wird, in die die Keramikkörper eingebracht und in den
Löchern
Fixiert werden. Dabei kann das Grundflächenelement mit Sacklöchern für die Keramikkörper ausgebildet
werden. Bei dem efindungsgemäßen Verfahren
zur Herstellung eines efindungsgemäßen Gleitflächenelementes ist es jedoch
auch möglich,
daß die
Keramikkörper
während
des Formgebungsprozesses des Grundflächenelemtes in dieses eingebracht
und in ihm fixiert werden. Bei diesem Formgebungsprozess kann es
sich um einen Extrusionsprozess oder um einen Gießprozess
handeln.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und
Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in
der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Gleitflächenelementes
bzw. wesentlicher Einzelheiten desselben.
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Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf einen Abschnitt einer Ausbildung des Gleitflächenelementes, 2 einen Schnitt entlang
der Schnittlinie II-II in 1 zur Verdeutlichung
einer Ausbildung des im Grundflächenelement
fixierten Keramikkörpers,
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3 einer
der 2 prinipiell ähnliche
Darstellung, wobei der Kermikkörper
vom Grundflächenelement
beabstandet, d.h. vor seiner Fixierung im Grundflächenelement
gezeichnet ist,
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4 eine
der 2 ähnliche
Schnittdarstellung einer anderen Ausbildung des Gleitflächenelementes,
d.h. eines Keramikkörpers
und des Grundflächenelementes,
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5 eine
Seitenansicht eines zylindrischen Keramikkörpers,
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6 eine
der 5 ähnliche
Seitenansicht einer anderen Ausbildung eines zylindrischen Keramikkörpers,
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7 eine
Seitenansicht eines plättchenförmigen Keramikkörpers, und
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8 eine
Ansicht des Keramikkörpers
gemäß 7 in Blickrichtung von oben.
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1 zeigt
in einer Ansicht von oben einen Abschnitt einer Ausbildung des Gleitflächenelementes 10 für eine künstliche
Schianlage, insbesondere für
eine Schisprunganlage oder für
eine Langlaufloipe. Das Gleitflächenelement 10 weist
ein Grundflächenelement 12 aus
einem geeigneten Polymermaterial auf, in dem Keramikkörper 14 fixiert
sind. Die Keramikkörper 14 sind
in einem Gittenaster angeordnet, das durch Gitterlängslinien 16 und 18 und
durch Gitterquerlinien 20 und 22 bestimmt ist.
Die Gittelängslinien 16 weisen
voneinander einen Gitterabstand 24 auf. Die Gitterlängslinien 18 weisen
voneinander den gleichen Gitterabstand 24 auf. Die Gitterquerlinien 20 weisen
voneinander einen Gitterabstand 26 auf. Die Gitterquerlinien 22 weisen
voneinander den gleichen Gitterabstand 26 auf. Die Gitterlängslinien 16 und 18 sind
gegeneinander seitlich um den halben Gitterabstand 24 versetzt.
Die Gitterquerlinien 20 und 22 sind voneinander
um den halben Gitterabstand 26 in Längsrichtung des Gleitflächenelementes 10 versetzt.
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An den Kreuzungspunkten der Gitterlängslinien 16 mit
den Gitterquerlinien 20 und an den Kreuzungspunkten der
Gitterlängslinien 18 mit
den Gitterquerlinien 22 ist jeweils einer der Keramikkörper 14 am
Grundflächenelement 12 fixiert.
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Wie aus den 2 und 3 ersichtlich
ist, ist das Grundflächenelement 12 aus
Polymermaterial mit Sacklöchern 28 (s. 3) ausgebildet, die zur Aufnahme
und Fixierung der Keramikkörper 14 vorgesehen
sind. Die Sacklöcher 28 und
die Keramikkörper 14 sind
abmessungsmäßig aneinander
derartig angepaßt,
daß die
im Grundflächenelement 12 fixierten
Keramikkörper 14 mit
ihrer Stirnfläche 30 über das
Grundflächenelement 12 definiert überstehen.
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In den 2 und 3 ist ein Keramikkörper 14 dargestellt,
der zylinderartig, d.h. mit einer Mantelfläche 32 ausgebildet
ist, die zur Stirnfläche 30 hin
konisch verjüngt
ist.
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Um ein Gleitflächenelement 10 mit
ausgezeichneten Gleiteigenschaften zu erzielen, ist der jeweilige
Keramikkörper 14 mit
einer konvexen balligen Stirnfläche 30 ausgebildet.
Um den jeweiligen Keramikkörper 14 einfach
im zugehörigen
Sackloch 28 des Grundflächenelementes 12 anordnen
zu können, d.h.
den zylinderartig zur Stirnfläche 30 hin
konisch verjüngten
Keramikkörper 14 einfach
in das Sackloch 28 des Grundflächenelementes 12 einstecken
zu können,
ist es zweckmäßig, wenn
nicht nur die Stirnfläche 30 konvex
ballig ausgebildet ist, sondern auch die Grundfläche 34 des jeweiligen
Keramikkörpers 14.
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4 verdeutlicht
in einer der 2 ähnlichen
Schnittdarstellung eine Ausbildung des Gleitflächenelementes 10,
bei dem der jeweilige Keramikkörper 14 mit
einer zylindrischen Mantelfläche 32 und einer
konvexen balligen Stirnfäche 30 ausgebildet
ist, wobei der jeweilige Keramikkörper 14 an der der Stirnfläche 30 gegenüberliegenden
Unterseite materialeinstückig
mit einem umlaufenden Bund 35 ausgebildet ist. Das Grundflächenelement 12 weist
ein Hauptflächenelement 36 aus
Polymermaterial auf. Das Hauptflächenelement 36 ist
mit Durchgangslöchern 38 ausgebildet,
die in einem Rastergitter, wie es in Verbindung mit 1 beschrieben worden ist, vorgesehen
sind. Die Durchgangslöcher 38 weisen eine
Durchmesser auf, der an den Durchmesser der Zylinderabschnitte der
Keramikkörper 14 angepaßt ist.
Die Durchgangslöcher 38 erstrecken
sich von der einen Hauptfläche 40 des
Haupfflächenelementes 36 bis
zur gegenüberliegenden
zweiten Hauptfläche 42. Die
Keramikkörper 14 werden
von der zweiten Hauptfläche 42 her
in die Durchgangslöcher 38 eingesteckt,
bis der umlaufende Bund 35 des jeweiligen Keramikkörpers 14 an
der zweiten Hauptfläche 42 anliegt.
Der umlaufende Bund 35 bildet also einen definierten Einsteck-Anschlag
für den
jeweiligen Keramikkörper 14.
Die Wanddicke des Haupfflächenelementes 36 und
die axialen Abmessungen der Keramikkörper 14 sind aneinander
derartig angepaßt,
daß die
Keramikkörper 14 mit
ihrer Stirnfläche 30 über das
Grundflächenelement 12,
d.h. über
die ersten Hauptfläche 40 des
Haupfflächenelementes 36 aus Polymermaterail
definiert überstehen.
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Das Grundflächenelement 12 weist
außer dem
Hauptflächenelement 36 aus
Polymermaterial ein Zwischenlageelement 44 und ein Grundelement 46 auf.
Das Zwischenlageelement 44 weist eine Wanddicke auf, die
an die axiale Höhenabmessung des
umlaufenden Bundes 35 angepaßt ist. Das Zwischenlageelement 44 ist
mit Duchgangslöchern 48 ausgebildet,
die zur Aufnahme der umlaufenden Bunde 35 der Keramikkörper 14 vorgesehen
sind. Das Zwischenlageelement 44 ist zwischen dem Hauptflächenelement 36 und
dem Grundelement 46 eingefügt und befestigt. Das kann
durch eine Verklebung erfolgen. Das Grundflächenelement 46 kann aus
einem begrenzt elastischen Material oder aus einem unelastischen,
starren d.h. formstabilen Material bestehen. Im zuletzt genannten
Falle kann das Grundflächenelement 46 ein
Montageelement des Gleifflächenelementes 10 bilden.
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Durch einen solchen dreilagigen Aufbau
des Grundflächenelementes 12 aus
dem oberseitigen Hauptflächenelement 36,
dem Zwischenlageelement 44 und den unterseitigen Grundelement 46 ergibt sich
auf einfache Weise eine zuverlässige
Fixierung der Keramikkörper 14 im
Grundflächenelement 12.
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5 zeigt
einen Kermikkörper 14,
der zylinderförmig
mit einer zylindrischen Mantelfläche 32,
einer konvexen balligen Stirnfläche 30 und
einer konvexen balligen Grundfläche 34 ausgebildet
ist. Demgegenüber
zeigt die 6 einen Keramikkörper 14 mit
einer zylindrischen Mantelfläche 32,
einer konvexen balligen Stirnfläche 30 und
einer ebenen Grundfläche 34.
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Die 7 und 8 zeigen einen plättchenförmigen Keramikkörper 14 mit
einer quadratischen Grundfläche.
Von der Stirnfläche 30 des
Keramikkörpers 14 stehen
materialeinstückig
Noppen 50 weg, die in einem diagonal orientierten Rastergitter
angeordnet sind, das in 8 durch
die Gitterlinien 52 und 54 verdeutlicht ist. Auch
mit derartigen Keramikkörpern 14 ist
ein Gleitflächenelement 10 mit
ausgezeichneten Gleiteigenschaften realisierbar.