DE10117074A1 - Rennkraftmaschine mit Trimetall-Lagern mit einem dicken Überzug für Anwendungen bei hoher Geschwindigkeit und/oder bei hoher Belastung - Google Patents

Rennkraftmaschine mit Trimetall-Lagern mit einem dicken Überzug für Anwendungen bei hoher Geschwindigkeit und/oder bei hoher Belastung

Info

Publication number
DE10117074A1
DE10117074A1 DE10117074A DE10117074A DE10117074A1 DE 10117074 A1 DE10117074 A1 DE 10117074A1 DE 10117074 A DE10117074 A DE 10117074A DE 10117074 A DE10117074 A DE 10117074A DE 10117074 A1 DE10117074 A1 DE 10117074A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
crankshaft
bearing
engine
engine block
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE10117074A
Other languages
English (en)
Inventor
John F Havel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Dana Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dana Inc filed Critical Dana Inc
Publication of DE10117074A1 publication Critical patent/DE10117074A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/12Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
    • F16C33/122Multilayer structures of sleeves, washers or liners
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/12Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
    • F16C33/122Multilayer structures of sleeves, washers or liners
    • F16C33/124Details of overlays
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C9/00Bearings for crankshafts or connecting-rods; Attachment of connecting-rods
    • F16C9/02Crankshaft bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2204/00Metallic materials; Alloys
    • F16C2204/30Alloys based on one of tin, lead, antimony, bismuth, indium, e.g. materials for providing sliding surfaces
    • F16C2204/32Alloys based on lead
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/60Thickness, e.g. thickness of coatings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

Es ist ein Rennmotor zur Verwendung bei Anwendungen mit extrem hoher Geschwindigkeit und/oder extrem hoher Belastung geschaffen, wie beispielsweise für Dragsterrennen. Der Motor enthält einen Motorblock und eine innerhalb des Motorblocks angeordnete Kurbelwelle. Der Motor enthält auch ein Lager, das um die Kurbelwelle angeordnet ist und an dieser drehbar gelenkig gelagert ist. Das Lager ist vom Trimetalltyp und hat eine Stahl-Stützschicht, eine Zwischenschicht und eine Überzugsschicht. Gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Überzugsschicht eine Dicke von wenigstens 38 mum (0,0015 Inches) und vorzugsweise etwa 51 mum (0,002 Inches).

Description

Diese Erfindung betrifft Rennkraftmaschinen bzw. Renn(wagen)- Verbrennungsmotoren und insbesondere ein Mehrschichten-Motorlager mit einem relativ dicken Überzug für eine Verwendung bei Anwendungen bei einer hohen Ge­ schwindigkeit und/oder einer hohen Belastung, wie beispielsweise einem Dragster­ rennen.
Beim Entwerfen von (Verbrennungs-)Motorlagern für Rennkraftmaschinen oder an­ dere Anwendungen müssen einige Überlegungen in Betracht gezogen werden. Zu­ erst werden die Lager für eine "Gleichförmigkeit bzw. Anpassungsfähigkeit" entwor­ fen - die Fähigkeit des Lagers, mit der Position der Kurbelwelle übereinzustimmen und sich an diese anzupassen, um eine Fehlausrichtung der Kurbelwelle und eine Biegung bzw. Ablenkung der Kurbelwelle und anderer Motorkomponenten unter schweren Lasten zu berücksichtigen. Diese Eigenschaft ermöglicht, daß die Last über einen relativ großen Oberflächenbereich des Lagers verteilt wird. Als zweites werden die Lager für eine "Einlagerungsfähigkeit" entworfen - die Fähigkeit der La­ geroberfläche, Partikel zu absorbieren, die innerhalb des Schmiermittels gefunden werden, das zwischen der Kurbelwelle und Lageroberflächen fließt. Diese Eigen­ schaft verhindert, daß ein Übermaß an Wärme und Reibung entwickelt wird, verhin­ dert, daß die Kurbelwelle und Lageroberflächen durch die Partikel Rillen bekommen bzw. fressen, und reduziert die Wahrscheinlichkeit einer Mitnahme. Schließlich wer­ den die Lager auch entworfen, um einer "(Werkstoff-)Ermüdung" (d. h. einem Zerbre­ chen der Lageroberfläche) zu widerstehen. Eine Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Ermüdung hängt davon ab, ob das Lager eine ausreichende Zugfestigkeit hat, um zu ermöglichen, daß sich die Konfiguration der Lageroberfläche ändert, ohne zu brechen.
Die Motorlager, die in herkömmlichen Dragster-Rennkraftmaschinen gefunden wer­ den, sind extremen Bedingungen ausgesetzt. Herkömmliche Dragster- Rennkraftmaschinen werden mit Nitromethan und Alkohol vor- bzw. überverdichtet und betankt. Die Motoren arbeiten bei sehr hohen Geschwindigkeiten (etwa 8.000-10.000 Umdrehungen pro Minute), erzeugen eine sehr hohe Pferdestärkenleistung bzw. -ausgabe (etwa 8500 PS) und zünden häufig. Als Ergebnis sind die Motoren sehr hohen Belastungen ausgesetzt und die Motoren erfahren eine relativ ernsthafte bzw. schwerwiegende Auslenkung des Motorblocks, der Kurbelwelle und der Verbin­ dungsstangen. Diese Ablenkung bzw. Auslenkung erzeugt eine Fehlausrichtung zwi­ schen den Oberflächen der Kurbelwelle und den Motorlagern (einschließlich der Hauptlager im Motorblock und der Verbindungsstangenlager). Als Ergebnis werden die äußeren Ränder der Lager überlastet. Weiterhin zerbricht der Schutzfilm aus Öl zwischen der Kurbelwelle und den Lageroberflächen, wodurch zugelassen wird, daß die Kurbelwelle und die Lager in Kontakt gelangen. Die resultierende Reibung und Wärme bzw. Hitze führen oft zu Lagerfehlern.
Bei einem Versuch, sich auf die extremen Bedingungen einzustellen, die bei her­ kömmlichen Dragster-Rennkraftmaschinen vorgefunden werden, ist eine Vielfalt von Lagern entworfen worden. Ein herkömmliches Lager enthält eine aus Stahl beste­ hende Stützschicht und eine Schicht aus einem Lagermetall. Die Lagermetalle sind relativ weich, wodurch die Anpassungsfähigkeit und die Einlagerungsfähigkeit der Lager verstärkt werden. Die Lagermetalle sind jedoch auch relativ schwach und Ge­ genstand für eine Werkstoffermüdung. Die Lagermetalle neigen dazu aufzubrechen und sich von der Stützschicht aus Stahl zu lösen. Die Lagermetalle verschleißen auch sehr schnell, was zuläßt, daß die Kurbelwelle in Kontakt mit der Stützschicht aus Stahl gelangt. Schließlich extrudieren die Lagermetalle unter hohen Motorlasten leicht.
Ein weiterer Typ eines Lagers, der in herkömmlichen Dragster-Rennkraftmaschinen vorzufinden ist, ist das Trimetall-Lager. Ein Trimetall-Lager enthält eine aus Stahl bestehende Stützschicht, eine Zwischenschicht aus einem starken Lagermaterial für eine Ermüdungsfestigkeit und eine Überzugsschicht aus einem weichen Lagermate­ rial (z. B. Blei(Pb)-Zinn(Sn)-Kupfer(Cu)) für eine Anpassungsfähigkeit und eine Einla­ gerungsfähigkeit. Es ist im Stand der Technik bekannt, daß Verbesserungen in be­ zug auf die Anpassungsfähigkeit und die Einlagerungsfähigkeit dadurch erhalten werden können, daß man die Überzugsschicht dicker macht. Es ist im Stand der Technik ebenso bekannt, daß Verbesserungen in bezug auf eine Ermüdungsfestig­ keit dadurch erhalten werden können, daß man die Überzugsschicht dünner macht. Bei einem normalen Verbrennungsmotor (d. h. bei einem, der nicht den Belastungen ausgesetzt ist, die Rennkraftmaschinen bzw. Rennmotoren auferlegt sind) ist die Überzugsschicht allgemein etwa 0,001 Inches (0,0254 mm) dick. Lager mit Überzü­ gen, die dicker als 0,001 Inches (0,0254 mm) sind, sind im allgemeinen auf eine Verwendung bei Verbrennungsmotoren beschränkt, die nur relativ leichten Belastun­ gen (einer maximalen Lagerlast bzw. -belastung von etwa 2800 Ibs/in2 (197 kg/cm2) ausgesetzt sind, wo eine Ermüdungsfestigkeit kein Problem ist. Bei Rennkraftma­ schinen ist es im Stand der Technik allgemein akzeptiert, daß die Dicke der Über­ zugsschicht von den normalen 0,001 Inches (0,0254 mm) reduziert sein sollte - all­ gemein auf etwa 0,0005 Inches (0,0127 mm)) -, um eine Ermüdungsfestigkeit und die Lebensdauer der Lager angesichts der bei Rennkraftmaschinen präsentierten extremen Bedingungen zu verbessern. Diese Handlung hat jedoch die Anpassungs­ fähigkeit und Einlagerungsfähigkeit der Lager reduziert. Als Ergebnis müssen ein Zusammenbau und Toleranzen innerhalb des Motors streng kontrolliert werden, um für einen erfolgreichen Betrieb des Motors zu sorgen.
Es gibt somit eine Notwendigkeit für einen verbesserten Renn-Verbrennungsmotor bzw. für eine verbesserte Rennkraftmaschine, der bzw. die einen oder mehrere der oben angegebenen Nachteile minimieren oder eliminieren wird.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Rennkraftmaschine mit verbesserten Motorla­ gern.
Eine Rennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen Motor­ block und eine innerhalb des Motorblocks angeordnete Kurbelwelle. Der (Verbrennungs-)Motor enthält auch ein um die Kurbelwelle angeordnetes Lager. Das Lager kann ein innerhalb einer Wand des Motorblocks angeordnetes Hauptlager oder ein innerhalb einer Öffnung in einer Verbindungsstange angeordnetes Verbin­ dungsstangenlager aufweisen. Das Lager enthält eine Stützschicht, eine Zwischen­ schicht mit einer ersten Seite benachbart zur Stützschicht und eine auf einer zweiten Seite der Zwischenschicht angeordnete Überzugsschicht. Die Überzugsschicht hat eine Dicke von wenigstens etwa 0,00015 Inches oder etwa 38 µm und hat, bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, eine Dicke von etwa 0,002 Inches oder etwa 51 µm. Die Überzugsschicht kann aus Indium von etwa 5-7 Gew.-%, wobei der Aus­ gleich Blei ist, bestehen.
Eine Rennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung stellt eine signifikante Verbesserung auf dem Gebiet dar. Gegensätzlich zu einem herkömmlichen Wissen ist die Überzugsschicht in jedem Lager der erfundenen Rennkraftmaschine dicker als die in einem normalen Motor vorgefundenen Lager gemacht worden, was gegenteilig dazu ist, daß sie dünner gemacht wird, wie bei herkömmlichen Rennkraftmaschinen. Die erhöhte Dicke des Lagerüberzugs innerhalb des Motors läßt zu, daß sich die La­ geroberfläche unter einer Belastung deformiert (Anpassungsfähigkeit), wodurch die konzentrierte Randbelastung, die oft zu einem Lagerfehler führt, entlastet wird. Gleichzeitig ist herausgefunden worden, daß, obwohl die Ermüdungsfestigkeit der Lager - und daher die Lebenserwartung der Lager - relativ zu herkömmlichen La­ gern mit dünnem Überzug reduziert ist, die Lager im erfundenen Motor eine ausrei­ chende Ermüdungsfestigkeit haben, um einem Brechen des Lagers über eine er­ wünschte Nutzungsperiode (die für eine Dragster-Rennkraftmaschine so kurz wie 4,5 Se­ kunden sein kann) zu widerstehen.
Diese und andere Merkmale und Aufgaben dieser Erfindung werden einem Fach­ mann auf dem Gebiet aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beige­ fügten Zeichnungen, die Merkmale dieser Erfindung anhand eines Beispiels darstel­ len, klar werden.
Es folgt eine kurze Beschreibung der Zeichnungen, wobei:
Fig. 1 und 2 Teilschnittansichten eines Motors gemäß der vorliegenden Erfindung sind;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Lagers für einen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
Fig. 4 eine Querschnittsansicht des Lagers der Fig. 3, im wesentlichen ent­ lang der Linie 4-4, ist.
Es folgt eine detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels.
Nimmt man nun Bezug auf die Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen zum Identifizieren identischer Bauteile in den verschiedenen Ansichten verwendet wer­ den, stellen die Fig. 1 und 2 Teile einer Rennkraftmaschine 10 gemäß der vorliegen­ den Erfindung dar. Die Kraftmaschine bzw. der (Verbrennungs-)Motor 10 kann zur Verwendung in Fahrzeugen, wie beispielsweise "Top Fuel Dragsters" und "Funny Cars", konfiguriert sein, die bei Dragsterrennen verwendet werden, die durch die na­ tionale Heißreifenvereinigung (NHRA = National Hot Rod Association) und die inter­ nationale Heißreifenvereinigung (IHRA = International Hot Rod Association) sanktio­ niert sind. Der Motor 10 ist für Anwendungen entworfen bzw. entwickelt, bei welchen der Motor mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 4500 Umdrehungen pro Minute arbeitet bzw. betrieben wird und die Motorlager einer Belastung von wenigstens 6000 Ibs/in2 (423 kg/cm2) ausgesetzt sind. Die oben beschriebenen Dragster- Rennfahrzeuge werden bei Geschwindigkeiten von etwa 7500-8500 Umdrehungen pro Minute betrieben, und ihre Motorlager werden Belastungen von etwa 10 000 Ibs/in2 (704 kg/cm2) ausgesetzt. Der Motor 10 enthält einen Motorblock 12, eine Kur­ belwelle 14 und eine Vielzahl von Kolben 16 und Verbindungsstangen 18. Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält der Motor 10 auch Hauptlager 20 und Verbin­ dungsstangenlager 20', die in bezug auf die Konstruktion im wesentlichen identisch sein können.
Der Motorblock 12 sorgt für eine strukturmäßige Stützung bzw. Lagerung für die an­ deren Komponenten des Motors 10 und definiert eine Vielzahl von Zylindern 24, in welchen eine Verbrennung von Brennstoff bzw. Kraftstoff stattfindet. Der Block 12 ist herkömmlich auf dem Gebiet und stützt die übrigen Komponenten des Motors 10. Der Block 12 enthält eine Vielzahl von Wänden einschließlich Endwänden 26 und Zylinderwänden 28. Jede der Endwände 26 kann eine Öffnung 30 enthalten, die zum Aufnehmen der Kurbelwelle 14 und eines um die Kurbelwelle 14 angeordneten Hauptlagers 20 bemaßt ist.
Die Kurbelwelle 14 ist vorgesehen, um eine Drehbewegung innerhalb eines Fahr­ zeugs zu übertragen, in welchem der Motor 10 angeordnet ist. Die Kurbelwelle 14 ist im Stand der Technik bzw. auf dem Gebiet herkömmlich und ist innerhalb des Blocks 12 angeordnet. Die Kurbelweile 14 verläuft durch Öffnungen 30 in den Endwänden 26 des Blocks 12 und kann durch zusätzliche Wände innerhalb des Blocks 12 ge­ stützt sein. Die Kurbelwelle 14 dreht sich um eine Achse. Bei Rennmotoren, wie bei­ spielsweise dem Motor 10, ist die Kurbelwelle 14 jedoch einer ernsthaften Auslen­ kung gegenüber ihrer Drehachse ausgesetzt.
Die Kolben 16 definieren eine Druckkammer innerhalb der Zylinder 24 und sind im Stand der Technik herkömmlich. Jeder Kolben 16 ist innerhalb eines entsprechen­ den Zylinders 24 angeordnet und bewegt sich entlang einer Achse innerhalb des Zy­ linders 24 hin und her, die allgemein senkrecht zur Drehachse der Kurbelwelle 14 ist.
Die Verbindungsstangen 18 sind vorgesehen, um die Linearbewegung der Kolben 16 in eine Drehbewegung der Kurbelwelle 14 umzuwandeln. Die Stangen 18 sind im Stand der Technik herkömmlich. Ein Ende 32 jeder Stange 18 ist mit einem entspre­ chenden Kolben 16 durch einen Stift 34 oder ein anderes Befestigungsmittel ver­ bunden. Ein zweites Ende 36 jeder Stange 18 ist mit der Kurbelwelle 14 verbunden. Das Ende 36 jeder Stange 18 enthält vorzugsweise zwei halbkreisförmige Hälften 38, 40, die durch Schrauben oder ein anderes Befestigungsmittel miteinander ver­ bunden sind. Jede Hälfte 38, 40 definiert jeweils einen Sitz 44, 46 zum Aufnehmen einer entsprechenden Hälfte eines Verbindungsstangenlagers 20'.
Die Lager 20, 20' führen mehrere Funktionen durch. Als erstes passen sich die La­ ger 20, 20' an die Ausrichtung der Kurbelwelle 14 an, um jede Kraft zu absorbieren, die aus einer Fehlausrichtung oder einem Ausschlag bzw. einer Ablenkung bzw. ei­ ner Auslenkung der Kurbelwelle 14 resultiert. Als zweites absorbieren die Lager 20, 20' lose Partikel wie beispielsweise Schmutz oder Metall, die innerhalb des Schmiermittels angeordnet sein können, das zwischen die Kurbelwelle 14 und den Lagern 20, 20' fließt. Hierin nachfolgend wird der Aufbau der Lager 20' detaillierter beschrieben werden. Es sollte jedoch verstanden werden, daß die Lager 20 einen im wesentlichen gleichen Aufbau haben.
Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, kann jedes Lager 20' eine obere Hälfte 48 und eine untere Hälfte 50 enthalten, die dazu konfiguriert sind, innerhalb von Sitzen 44, 46 aufgenommen zu werden, die am Ende 36 einer jeweiligen Verbindungsstange 18 ausgebildet sind. Nimmt man nun bezug auf die Fig. 3 und 4, enthält jedes Lager 20' eine Stützschicht 52, eine Zwischenschicht 54 und eine Überzugsschicht 56.
Die Stützschicht 52 sorgt für eine strukturmäßige Lagerung bzw. Stützung für das Lager 20' und ist im Stand der Technik herkömmlich. Die Schicht 52 ist relativ steif und kann aus Stahl bestehen, der vorzugsweise eine Rockwellhärte B90 oder dar­ über hat. Die Schicht 52 ist in bezug auf die Form gebogen bzw. gekrümmt und hat eine konvexe Außenfläche 58, die konfiguriert ist, um in einem der Sitze 44, 46 auf­ genommen zu werden, und eine konkave Innenfläche 60 benachbart zur Zwischen­ schicht 54. Bei den Hauptlagern 20 kann die Schicht 52 eine Dicke im Bereich von etwa 0,075 Inches (1,905 mm) bis 0,085 Inches (2,159 mm) haben. Bei den Verbin­ dungsstangenlagern 20' kann die Schicht 52 eine Dicke im Bereich von etwa 0,040 Inches (1,016 mm) bis etwa 0,048 Inches (1,2192 mm) haben.
Die Zwischenschicht 54 sorgt für eine Ermüdungsfestigkeit für das Lager 20' und stellt eine Lageroberfläche im Fall der Entfernung der Überzugsschicht 56 zur Verfü­ gung. Die Schicht 54 ist im Stand der Technik herkömmlich. Die Schicht 54 kann aus irgendeiner Anzahl herkömmlicher Metallzusammensetzungen bestehen. Beim auf­ gebauten Ausführungsbeispiel bestand die Schicht 54 jedoch aus Kupfer von etwa 72 Gew.-%, aus Blei von etwa 25 Gew.-% und aus Zinn von etwa 3 Gew.-%. Die Schicht 54 ist in bezug auf die Form gebogen bzw. gekrümmt und hat eine konvexe Außenfläche 62 benachbart zu einer Oberfläche 60 der Stützschicht 52 und eine konkave Innenfläche 64 benachbart zur Überzugsschicht 56. Bei den Hauptlagern 20 kann die Schicht 54 eine Dicke im Bereich von etwa 0,08 Inches (2,032 mm) bis et­ wa 0,021 Inches (0,5334 mm) haben. Bei den Verbindungsstangenlagern 20' kann die Schicht 54 eine Dicke im Bereich von etwa 0,007 Inches (0,1778 mm) bis etwa 0,020 Inches (0,508 mm) haben.
Die Überzugsschicht 56 liefert mehrere Funktionen. Als erstes ist die Schicht 56 vor­ gesehen, um sich an die Ausrichtung der Kurbelwelle 14 anzupassen, um eine Fehlausrichtung der Kurbelwelle 14, eine schlechte Oberflächenbearbeitung der Kurbelwelle 14 und, gemäß der vorliegenden Erfindung, die ernsthafte Auslenkung der Kurbelwelle 14 innerhalb von Dragster-Rennmotoren, wie beispielsweise des Motors 10, zu berücksichtigen. Als zweites ist die Schicht 56 vorgesehen, um Parti­ kel, wie beispielsweise Staub oder Metall, die innerhalb des Schmiermittels angeord­ net sind, das zwischen der Kurbelwelle 14 und den Lagern 20, 20' fließt, zu absorbie­ ren, um zu verhindern, daß (i) sich Hitze und Reibung entwickelt, (ii) die Oberflächen der Kurbelwelle 14 und der Lager 20, 20' Rillen bekommen und daß die Lager 20, 20' ergriffen bzw. mitgenommen werden. Als drittes ist die Schicht 56 vorgesehen, um zu verhindern, daß sich Ermüdungsbrüche in der Zwischenschicht 54 entwickeln. Die Überzugsschicht 56 kann durch einen herkömmlichen Elektroplattierprozeß er­ zeugt werden. Die Überzugsschicht kann aus Blei-Indium bestehen. Blei-Indium ist relativ stark (für eine Ermüdungsfestigkeit), hat aber gute Lagerflächeneigenschaften (wie beispielsweise die Anpassungsfähigkeit und Einlagerungsfähigkeit). Bei einem aufgebauten Ausführungsbeispiel bestand die Überzugsschicht 56 aus etwa 5-7% Indium, wobei der Ausgleich Blei ist. Es sollte jedoch verstanden werden, daß die Menge an Blei und Indium ohne Abweichung vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung verändert werden kann. Weiterhin kann auch die Zusammensetzung der Schicht 56 ohne Abweichung vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung verän­ dert werden. Insbesondere kann die Schicht 56 aus einer Blei-Zinn-Kupfer- Zusammensetzung oder sogar einem Lagermetall bestehen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Überzugsschicht 56 dicker als die Über­ zugsschichten für Lager, die in normalen Motoren vorgefunden werden (d. h. denje­ nigen, die keinen extremen Bedingungen von Rennmotoren ausgesetzt sind). Insbe­ sondere hat die Schicht 56 eine Dicke im Bereich von etwa 0,0015 Inches (0,0381 mm) bis etwa 0,0025 Inches (0,0635 mm) und ist vorzugsweise etwa 0,002 Inches (0,0508 mm). Die Dicke der Schicht 56 bedeutet, daß die Lager 20, 20' gegensätz­ lich zum herkömmlichen Wissen im Stand der Technik, daß die Schicht 56 dünner als die Überzugsschichten von Lagern in normalen Motoren gemacht werden sollten, ausgebildet ist. Das herkömmliche Wissen lehrt, daß die Überzugsschicht dünner gemacht werden sollte, um die Ermüdungsfestigkeit der Lager zu erhöhen. Dieser Aufbau hat jedoch die Anpassungsfähigkeit geopfert, die bei den extremen Bedin­ gungen von Rennmotoren gefordert sind. Ein Lager 20 oder 20' gemäß der vorlie­ genden Erfindung enthält einen dickeren Überzug 56, der die Anpassungsfähigkeit und die Einlagerungsfähigkeit von Lagern 20, 20' erhöht. Als Ergebnis sind die er­ fundenen Lager 20, 20' dazu fähig, sich unter extremen Belastungen zu deformieren, wodurch die konzentrierte Randbelastung entlastet wird, die oft zu einem Lagerfehler führt, und die Notwendigkeit für eine strenge Kontrolle eines Motorzusammenbaus und von Komponententoleranzen reduziert wird. Es ist jedoch bestimmt worden, daß die erfinderischen Lager 20, 20' auch ein ausreichendes Niveau an Ermüdungsfe­ stigkeit zeigen, um die Lebenserwartung von Lagern in Rennmotoren, wie beispiels­ weise im Motor 10, zu erfüllen. Als Ergebnis stellt ein Rennmotor 10 gemäß der vor­ liegenden Erfindung eine signifikante Verbesserung gegenüber herkömmlichen Rennmotoren dar, weil der Motor Lager enthält, die dazu fähig sind, die Anpassungs­ fähigkeitserfordernisse zu erfüllen, die für Motoren für eine hohe Geschwindigkeit und eine hohe Leistung gefordert werden, wie beispielsweise die Motoren, die bei Dragsterrennen verwendet werden.
Während die Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Aus­ führungsbeispiele gezeigt und beschrieben worden ist, wird es von Fachleuten auf dem Gebiet wohl verstanden, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen in bezug auf die Erfindung durchgeführt werden können, ohne vom Sinninhalt und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims (7)

1. Dragster-Rennmotor, der folgendes aufweist:
einen Motorblock (12);
eine innerhalb des Motorblocks angeordnete Kurbelwelle (14); und
ein um die Kurbelwelle angeordnetes Lager (20, 20'), wobei das Lager fol­ gendes enthält:
eine Stützschicht (52);
eine Zwischenschicht (54) mit einer ersten Seite benachbart zur Stützschicht; und
eine an einer zweiten Seite der Zwischenschicht angeordnete Über­ zugsschicht (56), wobei die Überzugsschicht eine Dicke von wenigstens 38 µm hat.
2. Dragster-Rennmotor, der folgendes aufweist:
einen Motorblock (12);
eine innerhalb des Motorblocks angeordnete Kurbelwelle (14); und
ein um die Kurbelwelle angeordnetes Lager (20, 20'), wobei das Lager fol­ gendes enthält:
eine Stützschicht (52);
eine Zwischenschicht (54) mit einer ersten Seite benachbart zur Stützschicht; und
eine an einer zweiten Seite der Zwischenschicht angeordnete Über­ zugsschicht (56), wobei die Überzugsschicht eine Dicke von wenigstens 38 µm hat, wobei die Überzugsschicht Indium von etwa 5-7 Gew.-% hat, wobei der Rest Blei ist.
3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Überzugsschicht (56) eine Dicke von etwa 51 µm hat.
4. Dragster-Rennmotor, der folgendes aufweist:
einen Motorblock (12);
eine innerhalb des Motorblocks angeordnete Kurbelwelle (14); und
ein um die Kurbelwelle angeordnetes Lager (20, 20'), wobei das Lager fol­ gendes enthält:
eine Stützschicht (52);
eine Zwischenschicht (54) mit einer ersten Seite benachbart zur Stützschicht; und
eine an einer zweiten Seite der Zwischenschicht angeordnete Über­ zugsschicht (56), wobei die Überzugsschicht eine Dicke von wenigstens 38 µm hat,
wobei der Motor konfiguriert ist, um unter wenigstens einer Geschwindigkeit von wenigstens 4500 Umdrehungen pro Minute und einer Lagerlast von we­ nigstens 600 psi zu arbeiten.
5. Motor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zwischenschicht (54) Kupfer von etwa 72 Gew.-%, Blei von etwa 25 Gew.-% und Zinn von etwa 3 Gew.-% aufweist.
6. Motor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Lager (20, 20') innerhalb einer Wand des Motorblocks (12) angeordnet ist.
7. Motor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Lager (20, 20) innerhalb einer in einer Verbindungsstange (18) ausgebildeten Öffnung (30) angeordnet ist.
DE10117074A 2000-04-07 2001-04-05 Rennkraftmaschine mit Trimetall-Lagern mit einem dicken Überzug für Anwendungen bei hoher Geschwindigkeit und/oder bei hoher Belastung Ceased DE10117074A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US19567400P 2000-04-07 2000-04-07
US09/563,890 US6321712B1 (en) 2000-04-07 2000-05-03 Racing engine having trimetal bearings with a thick overlay for high speed and/or high load applications

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10117074A1 true DE10117074A1 (de) 2001-10-18

Family

ID=26891213

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10117074A Ceased DE10117074A1 (de) 2000-04-07 2001-04-05 Rennkraftmaschine mit Trimetall-Lagern mit einem dicken Überzug für Anwendungen bei hoher Geschwindigkeit und/oder bei hoher Belastung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6321712B1 (de)
AU (1) AU775271B2 (de)
BR (1) BR0101325A (de)
DE (1) DE10117074A1 (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0308957D0 (en) 2003-04-17 2003-05-28 Lillishall Plastics And Engine Tolerance ring assembly
US8944690B2 (en) * 2009-08-28 2015-02-03 Saint-Gobain Performance Plastics Pampus Gmbh Corrosion resistant bushing
TWI487850B (zh) 2009-09-25 2015-06-11 Saint Gobain Performance Plast 用於滑移介面滑動力的公差環控制之系統、方法和裝置
WO2013051582A1 (ja) * 2011-10-07 2013-04-11 Nok株式会社 定着用金属複層部材
AT516877B1 (de) * 2015-02-19 2016-12-15 Miba Gleitlager Austria Gmbh Gleitlagerelement
US10495141B2 (en) * 2017-07-20 2019-12-03 GM Global Technology Operations LLC Bearing with lightweight backing substrate
KR102399149B1 (ko) 2017-12-15 2022-05-19 생-고뱅 퍼포먼스 플라스틱스 렌콜 리미티드 구성 요소 변위 제어를 위한 환형 부재, 방법 및 어셈블리
CN112412983B (zh) * 2020-11-16 2022-05-03 贵州贵航飞机设计研究所 一种用于支座和转动摇臂的调隙轴套

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2500206A (en) 1946-06-29 1950-03-14 Cleveland Graphite Bronze Co Apparatus for plating
AT335234B (de) * 1975-09-24 1977-02-25 Miba Gleitlager Ag Gleitlager und verfahren zu seiner herstellung
JPS5433825A (en) * 1977-08-22 1979-03-12 Daido Metal Co Ltd Bearing metal for large engine
DE3304740C2 (de) 1983-02-11 1985-02-21 Glyco-Metall-Werke Daelen & Loos Gmbh, 6200 Wiesbaden Mehrschichten-Gleitlager
US4553856A (en) 1983-02-28 1985-11-19 General Motors Corporation Bearing having nickel-tin-copper barrier layer
US4545913A (en) 1983-09-23 1985-10-08 Metal Leve S.A. Industria E Comercio Plain bearings
JPS63149140A (ja) * 1986-12-15 1988-06-21 大同メタル工業株式会社 複合摺動体
ES2035016T3 (es) * 1986-12-23 1993-04-16 Balzers Aktiengesellschaft Material compuesto con una capa de deslizamiento aportada mediante pulverizacion catodica.
BR8805486A (pt) 1988-10-17 1990-06-05 Metal Leve Sa Mancal de deslizamento de camadas multiplas
BR8805772A (pt) 1988-11-01 1990-06-12 Metal Leve Sa Processo de formacao de camada de deslizamento de mancal
US4999257A (en) * 1989-02-01 1991-03-12 Ndc Company Ltd. Bearing material for an internal combustion engine and compressor
BR9204743A (pt) 1992-12-29 1994-11-29 Metal Leve Sa Mancal de camadas múltiplas.
WO2004076702A1 (ja) 1993-03-04 2004-09-10 Shinichi Okamoto すべり軸受用鉛合金
AT400174B (de) * 1994-02-21 1995-10-25 Miba Gleitlager Ag Gleitlager
US5803614A (en) * 1996-07-15 1998-09-08 Daido Metal Company, Ltd. Bearing structure of sliding bearing
JPH10205539A (ja) * 1997-01-22 1998-08-04 Daido Metal Co Ltd 銅系すべり軸受
JPH10299780A (ja) * 1997-04-29 1998-11-10 Daido Metal Co Ltd すべり軸受
US6000853A (en) * 1998-05-01 1999-12-14 Federal-Mogul World Wide, Inc. Multi-layer engine bearings and method of manufacture
DE19824308C1 (de) * 1998-06-02 1999-09-09 Fraunhofer Ges Forschung Gleitlagerschale und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE19824310C1 (de) * 1998-06-02 1999-08-12 Fraunhofer Ges Forschung Gleitlager und Verfahren zu seiner Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
BR0101325A (pt) 2001-11-06
AU775271B2 (en) 2004-07-29
US6321712B1 (en) 2001-11-27
AU3343501A (en) 2001-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69937995T2 (de) Mehrschichtiges motorlager und verfahren zur herstellung
DE102010046068B4 (de) Kompakte Ausgleichswellenanordnung zweiter Ordnung mit einer angetriebenen Welle geringer Trägheit
DE4312537A1 (de) Mehrschichtgleitlager auf der basis einer aluminiumlegierung mit ueberlegener vertraeglichkeit und ueberlegener ermuedungsbestaendigkeit
DE4328920A1 (de) Mehrschicht-Gleitlager und Lagerzusammenstellung
DE3833794A1 (de) Gleitlager und kurbelwelle zur verwendung bei einer kurbelwellen-kurbelstangen-anordnung
DE10117074A1 (de) Rennkraftmaschine mit Trimetall-Lagern mit einem dicken Überzug für Anwendungen bei hoher Geschwindigkeit und/oder bei hoher Belastung
DE60210346T2 (de) Zusammenstellung eines Lagergehäuses eines Zylinderblockes
DE3218311A1 (de) Kurbelschleifenanordnung fuer brennkraftmaschinen, insbesondere zweitakt-brennkraftmaschinen mit einander gegenueberliegenden zylindern
DE102004025557C5 (de) Mehrschichtiges Gleitteil einer Aluminium basierten Legierung
EP0643216A1 (de) Kurbelwellenlager
DE1750595B2 (de) Lagerung der kurbelwelle eines v- motors
DE4004703C2 (de) Schichtwerkstoff für Gleitlagerelemente mit Antifriktionsschicht aus einem Lagerwerkstoff auf Aluminium-Basis
DE3905450A1 (de) Gleitlager
DE4434994A1 (de) Kolben für Brennkraftmaschinen
DE4337473C2 (de) Kolben-Pleuel-Einheit
DE112014002867T5 (de) Pleuselstange mit lagerlosem Pleuelfuß
AT504983B1 (de) Flüssigkeitsgekühlte brennkraftmaschine
DE112018005931B4 (de) Motor
DE3906402C2 (de) Schichtwerkstoff für Gleitlagerelemente, z.B. Radialgleitlager bzw. Axialgleitlager
DE10018064A1 (de) Pleuel
DE3719789A1 (de) Hochbelastbares gleitlager
DE102022103307B4 (de) Halblager und gleitlager
DE102016117251B4 (de) Kraftrad mit kompakter Hubkolbenbrennkraftmaschine
DE112017004319T5 (de) Anlaufscheibe
EP1895137A2 (de) Anrodnung einer Kurbelwelle in einem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: MAHLE INTERNATIONAL GMBH, 70376 STUTTGART, DE

R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final