AT398232B - Lagerung für eine umlaufende welle - Google Patents

Description

AT 398 232 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagerung für eine umlaufende Welle, deren radiale Hauptlast in einem bezüglich der die Weile aufnehmenden Lagerbohrungen ortsfesten Winkelbereich liegt, wobei im Bereich der Lagerstellen eine Laufschicht aus einem Gleitlagerwerkstoff mit einer härteren Gegenlauffläche zusammenwirkt.

Bei umlaufenden Wellen, deren radiale Hauptlast in bezug auf die Lagerbohrungen in einem ortsfesten Winkelbereich liegt, werden die Lagerbohrungen aufgrund der vorgegebenen Hauptlastrichtung einseitig belastet. Diese einseitige Belastung im Bereich eines beschränkten Umfangsbereiches bedingt einen erhöhten Verschleiß der die Lagerbohrung bildenden Laufschicht aus einem gegenüber der Gegenlauffläche der Welle weicheren Lagerwerkstoff, was die Standzeit einer solchen Lagerung herabsetzt, zumal im Bereich der Hauptbelastung der Laufschicht höhere Temperaturbelastungen auftreten, vor allem dann, wenn mit keinem ausreichenden hydrodynamischen Schmierfilm gerechnet werden kann. Solche Wellenlagerungen mit den geschilderten Schwierigkeiten treten beispielsweise bei der Lagerung von Nockenwellen für Verbrennungskraftmaschinen auf.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung für eine umlaufende Welle der eingangs geschilderten Art mit einfachen konstruktiven Mitteln so zu verbessern, daß die Standzeit erheblich verlängert werden kann.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Welle die Laufschicht aus einem gegenüber den Gegenlaufflachen der Lagerbohrungen weicheren Lagerwerkstoff aufweist.

Da die Laufschicht aus dem weicheren Lagerwerkstoff nicht der Lagerbohrung, sondern der umlaufenden Welle zugeordnet ist, wird diese Laufschicht über den Umfang der Welle einem gleichmäßigen Verschleiß ausgesetzt, was die Lebensdauer dieser Laufschicht erheblich vergrößert. Die sich gegenüber der Hauptlastrichtung drehende Welle bringt außerdem eine niedrigere Temperaturbelastung der Laufschicht mit sich, weil sich ja der der Hauptlast ausgesetzte Umfangsbereich der Welle ständig verlagert und daher periodisch gekühlt wird. Die auf einen Umfangsbereich beschränkte Belastung der Lagerbohrungen wird durch den härteren Werkstoff dieser Gegeniaufflächen berücksichtigt, die wegen des Zusammenwirkens mit der weicheren Laufschicht der Welle kaum einem Verschleiß ausgesetzt sind, so daß sich insgesamt wesentlich günstigere Lagerungsverhältnisse für die Welle unter der Voraussetzung ergeben, daß die Hauptlast in einem vorgegebenen Winkelbereich angreift.

Der härtere Werkstoff der Gegenlaufflächen bringt in weiterer Ausbildung der Erfindung den zusätzlichen Vorteil mit sich, daß auf das Vorsehen von Lagerbüchsen oder Gleitlagerschaien zur Aufnahme der Welle verzichtet werden kann, so daß die Gegenlaufflächen der Lagerbohrungen durch den Grundwerkstoff der Lager gebildet werden. Dadurch kann die Bohrung im Grundwerkstoff der Lager, die sonst eine Lagerbüchse oder Lagerschalen aufnehmen, auf den Durchmesser der eigentlichen Lagerbohrung verringert werden, was entweder höhere Festigkeitswerte oder bei gleicher Festigkeit eine Verringerung der Masse erlaubt.

Die Laufschicht der Welle kann aus den bekannten, auf den jeweiligen Einsatzfall abgestimmten Lagerwerkstoffen bestehen. Besonders vorteilhafte Verhältnisse ergeben sich allerdings, wenn die Laufschicht der Welle aus einem physikalisch im Vakuum aufgebrachten Grundwerkstoff mit fein verteilten Einlagerungen besteht, deren Härte geringer als die des Grundwerkstoffes der Laufschicht ist. Mit einer solchen Laufschicht, wie sie für hochbelastbare Gleitlager bekannt ist (AT-PS 389 356), können besonders vorteilhafte Gleitbedingungen geschaffen werden, insbesondere wenn der Grundwerkstoff der Laufschicht in Stengelform mit einer zur Lauffläche senkrechten Vorzugsrichtung kristallisiert ist. Durch die stengelförmigen, senkrecht auf die Lauffläche ausgerichteten Kristallite wird die Abriebfestigkeit und die Druckfestigkeit der Laufschicht erhöht, ohne deren Härte zu beeinflussen, die durch die weicheren Einlagerungen und die kristalliten Größen des Grundwerkstoffes der Laufschicht mitbestimmt wird.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemäße Lagerung für eine umlaufende Welle in einem schematischen Axialschnitt und

Fig. 2 diese Lagerung im Schnitt nach der Linie ll-ll der Fig. 1.

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die umlaufende Weile 1, beispielsweise eine Nockenwelle, in Lagerbohrungen 2 von Lagern 3 gehalten. Aufgrund einer radialen Hauptlast, die in bezug auf die Lager 3 in einem ortsfesten Winkelbereich auf die Welle 1 wirkt, wie dies in der Fig. 1 durch den Pfeil 4 angedeutet ist, werden die Lagerbohrungen lediglich in einem der Hauptlast diametral gegenüberliegenden Umfangsbereich belastet, was durch das aus Obersichtlichkeitsgründen stark übertriebene Lagerspiel in der Zeichnung veranschaulicht wird. Diese einseitige Belastung der Lagerbohrungen 2 würde insbesondere bei einer unvollständigen Schmierfilmausbildung zu einem hohen Verschleiß von die Lagerbohrungen 2 auskleidenden Laufschichten führen. Um einen solchen einseitigen Verschleiß der Laufschichten zu vermeiden, ohne die Gleitbedingungen nachteilig zu beeinflussen, wird nach der Erfindung die 2

Claims (3)

1. AT 398 232 B Laufschicht 5 aus einem weicheren Lagerwerkstoff nicht den Lagerbohrungen 2, sondern der Welle 1 zugeordnet. Die Drehung der Welle 1 innerhalb der Lagerbohrungen 2 bringt trotz der vorgegebenen Hauptlastrichtung eine gleichmäßige Abnützung der Laufschicht 5 über den gesamten Wellenumfang mit sich, was die Standzeit solcher Lagerungen erheblich vergrößert. Der Verschleiß der durch die Lagerbohrungen 2 gebildeten Gegenlaufflächen bleibt ja aufgrund des härteren Werkstoffes und des Zusammenwirkens dieses härteren Werkstoffes mit dem weicheren Gleitlagerwerkstoff der Laufschicht 5 gering. Die Anordnung der Laufschicht 5 auf der Welle 1 bringt darüber hinaus Vorteile hinsichtlich der Wärmebelastung dieser Laufschicht mit sich, weil wegen der Wellendrehung die Laufschicht außerhalb der Belastungszone abkühlen kann, was der Lebensdauer des Gleitlagerwerkstoffes dieser Laufschicht zugute kommt. Ein weiterer Vorteil der mit einer Laufschicht 5 versehenen Welle 1 besteht darin, daß die Lager 3 ohne die sonst üblichen Lagerbüchsen oder Lagerschalen ausgeführt werden können, weil die Lagerbohrungen 2 durch einfache Bohrungen im Grundwerkstoff der Lager 3 gebildet werden. Mit dem Fortfall von Lagerbüchsen oder Gleitschalen werden nicht nur die mit dem Einpressen dieser Buchsen bzw. dem Einbau der Schalen verbundenen Schwierigkeiten vermieden, sondern zusätzlich günstigere Konstruktionsverhältnisse geschaffen. Die Bohrungen im Grundwerkstoff der Lager 3 können ja um die Dicke der Buchsen bzw. Schalen auf den eigentlichen Durchmesser der Lagerbohrungen 2 verringert werden, was entweder eine höhere Festigkeit ergibt oder bei gleicher Festigkeit eine Massenverringerung erlaubt. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So könnten beispielsweise trotz der geschilderten Vorteile die Lagerbohrungen 2 durch Lagerbüchsen oder Lagerschalen gebildet werden, die dann allerdings keine Laufschicht aus einem Gleitlagerwerkstoff aufweisen dürfen, sondern zu der Laufschicht 5 der Welle 1 eine entsprechend härtere Gegenlauffläche ergeben. Patentansprüche 1. Lagerung für eine umlaufende Welle, deren radiale Hauptlast in einem bezüglich der die Welle aufnehmenden Lagerbohrungen ortsfesten Winkelbereich liegt, wobei im Bereich der Lagerstellen eine Laufschicht aus einem Gleitlagerwerkstoff mit einer härteren Gegenlauffläche zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (1) die Laufschicht (5) aus einem gegenüber den Gegenlaufflächen der Lagerbohrungen (2) weicheren Lagerwerkstoff aufweist.
2. 2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenlaufflächen der Lagerbohrungen (2) durch den Grundwerkstoff der Lagerstellen gebildet sind.
3. 3. Lagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschicht (5) der Welle (1) aus einem physikalisch im Vakuum aufgebrachten Grundwerkstoff mit fein verteilten Einlagerungen besteht, deren Härte geringer als die des Grundwerkstoffes der Laufschicht (5) ist. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 3