DE102004028773A1 - Plain bearing for shaft of internal combustion engine, has expansion unit opposing operationally unfavorable changes in dimensions of gap, where expansion unit that is manufactured using light metals can be used after refining - Google Patents
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Abstract
Description
Technisches Gebiettechnical area
Die Erfindung betrifft ein Gleitlager zur Lagerung einer Welle, mit mindestens einem Lagerelement, dem mindestens eine Lagerschale zur Aufnahme der Welle zugeordnet ist, wobei die Lagerschale eine Nut zur Förderung eines Schmiermittels aufweist und die Oberfläche der Welle und die Lagerschale einen Spalt definieren.The The invention relates to a plain bearing for supporting a shaft, with at least one bearing element, the at least one bearing shell for Assigned to the shaft receiving, wherein the bearing shell has a groove to promote a lubricant and the surface of the shaft and the bearing shell define a gap.
Stand der TechnikState of technology
Derartige Gleitlager sind allgemein bekannt. Die Wellen von Verbrennungsmotoren sind in der Regel in solchen Gleitlagern gelagert. Zur optimalen Schmierung werden die Gleitlager meist mittels einer Ölpumpe von innen mit Öl versorgt, das mit einem gewissen Druck in die Lager gepresst wird. Öldruck ist erforderlich, um die Lager ausreichend mit Öl zu versorgen, da das Öl in konstruktiv notwendige Spalte abfließt. Ein großer radialer Spalt führt zu unerwünscht großem Ölabfluß und damit zu gefährlichem Druckabfall im Lager. Durch den Druckabfall kann der Schmierfilm zusammenbrechen, was in einem schnelleren Verschleiß der beweglichen Elemente resultiert. Es ist daher für einen sicheren Betrieb ein ausreichend hoher Öldruck im Lager notwendig. Im Betrieb vergrößern sich Spalte im Lager aufgrund von Erwärmung. Um den Öldruck im Lager konstant zu halten, ist der Einsatz von Pumpen mit erhöhter Pumpleistung möglich. Solche Probleme treten insbesondere bei modernen Motoren mit Leichtmetallgehäusen auf, bei denen Bauteile mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten in Wechselwirkung treten.such Plain bearings are well known. The waves of internal combustion engines are usually stored in such plain bearings. For optimum lubrication the plain bearings are usually supplied with oil from the inside by means of an oil pump, which is pressed into the bearings with a certain pressure. Oil pressure is required to provide the bearings with sufficient oil since the oil in constructive necessary column drains off. A large radial gap leads too undesirable large oil drain and so to dangerous pressure drop in stock. The pressure drop can cause the lubricant film to collapse which results in faster wear of the moving elements. It is therefore for one safe operation, a sufficiently high oil pressure in the bearing necessary. In the enterprise enlarge Column in the warehouse due to heating. To the oil pressure To keep constant in the camp, is the use of pumps with increased pump power possible. Such problems occur especially in modern engines with light metal housings, where components with different thermal expansion coefficients interact.
Aus dem Stand der Technik ist der Einsatz von Gußbetten/-lager in Leichtmetallkurbelgehäusen zur Aufnahme der Lagerschalen bekannt. Hierdurch wird die unterschiedliche radiale Aufweitung und damit der Spaltentstehungsprozess zwischen verschiedenen Bauteilen angegangen. Dies geht jedoch zu Lasten des Motorgewichts und der Herstellungskosten.Out The prior art is the use of cast beds / bearings in light metal crankcases to Recording the bearings known. This will be the different radial expansion and thus the gap formation process between addressed to various components. However, this is at the expense of Motor weight and manufacturing costs.
Darstellung der Erfindungpresentation the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleitlager der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass stets ein optimaler Betrieb des Gleitlagers unter Minimierung des Motorgewichts gewährleistet ist. Die vorliegende Erfindung löst die zuvor genannte Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Danach ist ein Gleitlager zur Lagerung einer Welle gekennzeichnet durch mindestens ein Dehnelement, welches einer betriebsungünstigen Veränderung der Dimensionen des Spalts entgegenwirkt.Of the Invention is the object of a sliding bearing of the beginning so-called type such that always optimal operation of the plain bearing while minimizing the engine weight ensured is. The present invention solves the aforementioned object by the features of the claim 1. Thereafter, a plain bearing for supporting a shaft is marked by at least one expansion element, which is an unfavorable change counteracts the dimensions of the gap.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass Spaltentstehungsprozesse durch Dehnelemente kompensiert werden können. Dabei ist insbesondere erkannt worden, dass auf den Einsatz schwerer Metalle, die in besonders aufwendiger Weise hinsichtlich ihres Wärmeausdehnungskoeftizienten optimiert werden müssen, verzichtet werden kann. In raffinierter Weise finden Dehnelemente Einsatz, welche aus leichten Materialien hergestellt sein können, um Ausdehnungsprozesse notwendiger Bauteile zu kompensieren.According to the invention is recognized have been compensated that Spaltentstehungsprozesse by expansion elements can be. In particular, it has been recognized that the use of heavy Metals that are particularly costly in terms of their thermal expansion coefficient need to be optimized can be waived. In a sophisticated way, expansion elements are used which can be made of lightweight materials to Expansion processes of necessary components to compensate.
Folglich ist mit dem erfindungsgemäßen Gleitlager ein Gleitlager angegeben, mit dem stets ein optimaler Betrieb bei Minimierung des Motorgewichts ermöglicht ist.consequently is with the sliding bearing according to the invention a plain bearing specified, with always an optimal operation at Minimizing the engine weight is possible.
In einer konstruktiv besonders günstigen Ausgestaltung könnte das Dehnelement aus einem Material gefertigt sein, welches einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als die Materialien, aus denen das Lagerelement und die zu lagernde Welle gefertigt sind. Denkbar ist auch, das Dehnelement aus einem Material zu fertigen, welches einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als das Material, aus dem die Lagerschale gefertigt ist. Je nach Anwendung ist auch denkbar, für das Dehnelement, das Lagerelement und die Lagerschale gänzlich unterschiedliche Materialien mit verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu verwenden, um Spaltentstehungsprozessen entgegenzuwirken. Dabei ist nicht nur möglich, einer Vergrößerung eines Spaltes entgegenzuwirken, sondern auch einer Verkleinerung desselben. Insoweit ist durch diese Ausgestaltung in vorteilhafter Weise realisiert, dass auf den Einsatz von Pumpen, welche den Schmiermitteldruck in aufwendiger Weise an die Dimensionen des Spalts anpassen müssen, verzichtet werden kann.In a structurally particularly favorable embodiment could the expansion element can be made of a material which has a larger thermal expansion coefficient has as the materials that make up the bearing element and the to be stored shaft are made. It is also conceivable, the expansion element Made of a material that has a higher coefficient of thermal expansion has as the material from which the bearing shell is made. Depending on the application is also conceivable for the expansion element, the bearing element and the bearing shell throughout different materials with different thermal expansion coefficients to use to counteract cleft formation processes. there is not only possible, one Magnification of a To counteract cleft, but also a reduction of the same. in this respect is realized by this embodiment in an advantageous manner, that on the use of pumps, which the lubricant pressure in complicated way to adapt to the dimensions of the gap, omitted can be.
In besonders vorteilhafter Weise könnte mindestens ein Dehnelement in der Lagerschale angeordnet sein. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise des Gleitlagers.In particularly advantageous way could be arranged at least one expansion element in the bearing shell. These Design allows a particularly compact design of the plain bearing.
Im Hinblick auf ein besonders symmetrisches Kompensieren eines Spaltenstehungsprozesses könnten beidseitig der Nut Dehnelemente vorgesehen sein. Dabei ist denkbar, dass die Dehnelemente in oder an der Lagerschale angeordnet sind. Eine besonders feste Verbindung mit der Lagerschale könnten die Dehnelemente dadurch eingehen, dass diese in Ausnehmungen der Lagerschale eingepasst sind.in the With regard to a particularly symmetrical compensation of a column formation process could Be provided on both sides of the groove expansion elements. It is conceivable that the expansion elements are arranged in or on the bearing shell. A particularly strong connection with the bearing shell could Dehnelemente be received by these in recesses of the bearing shell are fitted.
Mindestens ein Dehnelement könnte zwischen der Lagerschale und dem Lagerelement angeordnet sein. Dabei ist denkbar, dass sich das Dehnelement über die gesamte Breite des Lagerelements erstreckt. Hierdurch ist gewährleistet, dass sowohl das Lagerelement als auch die Lagerschale gleichmäßig mit Kraft beaufschlagt werden. Insoweit sind Verkippungen der Lagerschale relativ zum Lagerelement ausgeschlossen.At least one expansion element could be arranged between the bearing shell and the bearing element. It is conceivable that the expansion element extends over the entire width of the bearing element. This ensures that both the bearing element and the bearing shell are applied uniformly with force. In that regard, tilting of the bearing shell are excluded relative to the bearing element.
Bei dieser Ausgestaltung könnte das Dehnelement im Lagerelement zwischen zwei Nutwänden gekammert sein. Dies hat den Vorteil, dass das Dehnelement fixiert ist und seine Position relativ zum Lagerelement nicht verändern kann. Des Weiteren entfaltet die Volumenänderung durch Wärmedehnung aufgrund der axialen Kammerung ausschließlich in radialer Richtung ihre Wirkung und somit wird der spaltschließende Effekt verstärkt.at this embodiment could the expansion element chambered in the bearing element between two groove walls be. This has the advantage that the expansion element is fixed and his position relative to the bearing element can not change. Furthermore, the volume change unfolds due to thermal expansion axial chambering exclusively in the radial direction their effect and thus the gap-closing effect strengthened.
Dem Dehnelement könnten zwei Dichtelemente zugeordnet sein, welche beidseits der Lagerschale positioniert sind. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Schmiermittel, welches sich im Spalt befindet, im Spalt gehalten wird und nicht aus dem Spalt heraustritt. Hierdurch wird der Einsatz kleinerer Ölpumpen möglich.the Expansion element could be associated with two sealing elements, which on both sides of the bearing shell are positioned. This embodiment has the advantage that the Lubricant, which is in the gap, held in the gap and will not exit the gap. This will be the use smaller oil pumps possible.
Die Dichtelemente könnten durch ein Stützelement, welches das Dehnelement und die Dichtelemente umgibt, in axialer Richtung abgestützt sein. Durch diese konkrete Ausgestaltung ist gewährleistet, dass die Dichtelemente bei spaltseitiger Druckbeaufschlagung ihre Position beibehalten und nicht vom Schmiermittel nach außen gedrückt werden. Dies hat den Vorteil, dass kein Schmiermittel aus dem Spalt austreten kann, auch wenn innerhalb des Spaltes beträchtliche Drücke auftreten.The Sealing elements could by a support element, which surrounds the expansion element and the sealing elements, in axial Supported direction be. This concrete embodiment ensures that the sealing elements maintain their position in case of gap-side pressurization and not be pushed out by the lubricant. This has the advantage that no lubricant can escape from the gap, even if considerable within the gap pressures occur.
Die Dehnelemente könnten aus einem Polymer gefertigt sein, um eine besonders kostengünstige Herstellung des Gleitlagers zu gewährleisten.The Stretching elements could be made of a polymer to a particularly cost-effective production to ensure the sliding bearing.
Denkbar ist, die Dehnelemente aus einem Elastomer zu fertigen, wodurch eine besonders gute Anpassungfähigkeit der Dehnelemente an vorgefertigte Ausnehmungen gewährleistet ist.Conceivable is to manufacture the expansion elements of an elastomer, whereby a particularly good adaptability the expansion elements to prefabricated recesses guaranteed is.
Die Dehnelemente könnten aus einem Polytretrafluorethylen-Compound gefertigt sein. Dieses Material zeichnet sich durch eine besonders geringe Reibung und hohe Abriebfestigkeit aus.The Stretching elements could be made of a polytretrafluoroethylene compound. This material characterized by a particularly low friction and high abrasion resistance out.
Die Dehnelemente könnten aus einem thermoplastischen Werkstoff gefertigt sein.The Stretching elements could be made of a thermoplastic material.
Generell ist die Ausstattung des oberen Lagerteils mit Dehnelementen vorzuziehen, da das Lagerunterteil durch die im Motor oben angeordneten Zylinder wesentlich höher belastet ist als das Lageroberteil und deshalb die Steifigkeit des Lagerunterteils nicht durch Dehnelemente reduziert werden sollte.As a general rule the equipment of the upper bearing part with expansion elements is to be preferred, because the lower part of the bearing through the top of the engine cylinder significantly higher is loaded as the bearing upper part and therefore the rigidity of the Lower bearing parts should not be reduced by expansion elements.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung auf vorteilhafte Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.It are now different ways to design the teaching of the present invention in an advantageous manner and further education. On the one hand to the claim 1 subordinate claims, on the other hand, to the following explanation of preferred embodiments of the invention with reference to the drawing. Combined with the explanation the preferred embodiments The invention with reference to the drawings are also generally preferred embodiments and further developments of the teaching explained.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
In der Zeichnung zeigenIn show the drawing
Ausführung der ErfindungExecution of the invention
Sobald sich das Lagerelement
As soon as the bearing element
Die Maßnahme beschränkt sich auf die Oberseite des Gleitlagers. Eine ausreichende Drosselung des Schmiermittelvolumenstroms wird hierdurch bereits erreicht. Eine zu starke Drosselung würde die Wärmeabfuhr durch das ausfließende Schmiermittel zu stark reduzieren.The measure limited on the top of the plain bearing. Sufficient throttling the lubricant volume flow is thereby already achieved. Too much throttling would the heat dissipation through the escaping lubricant reduce too much.
Die
Wirkungsweise dieser Ausgestaltung ist wie folgt: Dehnt sich das
Lagerelement
Diese
konkrete Ausgestaltung bewirkt eine gleichmäßige Spalthöhe entlang des Umfangs der Welle
Bei
dieser Kombination ist besonders vorteilhaft, dass durch die radial
innen angeordneten, hochwirksamen Dehnelemente
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre wird einerseits auf den allgemeinen Teil der Beschreibung und andererseits auf die beigefügten Patentansprüche verweisen.Regarding further advantageous embodiments and developments of the teaching of the invention on the one hand to the general part of the description and on the other hand to the attached claims.
Abschließend sei ganz besonders hervorgehoben, dass die zuvor rein willkürlich gewählten Ausführungsbeispiele lediglich zur Erörterung der erfindungsgemäßen Lehre dienen, diese jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele einschränken.In conclusion, be particularly emphasized that the previously purely arbitrarily chosen embodiments for discussion only the teaching of the invention serve, but do not limit these to these embodiments.
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