DE102004043648A1

DE102004043648A1 - Lagerkörper mit Gleitschicht

Info

Publication number: DE102004043648A1
Application number: DE102004043648A
Authority: DE
Inventors: Mike Roger Dr. Girguis; Lothar Nöcker; Frank Becker; Peter Krüger
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2004-09-09
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2006-03-16

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lagerkörper (1) mit Seitenflanken (3, 3'), die zumindest eine Lagerfläche (2) begrenzen, die eine Gleitschicht (4) trägt. Die Gleitschicht (4) weist zumindest zu einer der Seitenflanken (3, 3') einen axialen Abstand (A, A') auf.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lagerkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Lagerkörper werden auf einer Welle bzw. in einem Gehäuse häufig mit Hilfe einer Gleitschicht gelagert. Die Gleitschicht kann sowohl durch Einpressen/Aufpressen einer Gleitlagerbuchse als auch durch direkten Materialauftrag auf die Lagerfläche gewonnen werden, wie z. B. durch thermische Spritzverfahren, atmosphärisches Plasmaspritzen, Vakuumspritzen oder andere Verfahren. Durch direkten Materialauftrag werden verschiedene Nachteile der Gleitlagerbuchsen, wie z. B. die Notwendigkeit einer Verdrehsicherung, umgangen. Dafür weist diese Gleitschicht prinzipbedingt einige Nachteile auf, die zur Einschränkung bei der Herstellung oder im Gebrauch führen.
Zu den Nachteilen zählt u. a. die Stoßempfindlichkeit der Beschichtung, insbesondere an den Rändern der Gleitschicht, welche eine erhöhte Sorgfalt bei Bearbeitung, Handhabung und Transport des Lagerkörpers erfordert. Die dem Materialauftrag nachfolgenden Bearbeitungsschritte, welche zur Erlangung bestimmter Eigenschaften des Lagerkörpers durchgeführt werden, können aufgrund der Empfindlichkeit der Beschichtung nicht mehr oder nur unter erhöhtem Aufwand durchgeführt werden. Auch muss auf manche sinnvolle konstruktive Ausgestaltung des Lagerkörpers verzichtet werden, da sie die Gefahr einer Beschädigung der aufgebrachten Gleitschicht erhöht, oder da sie für den Auftrag einer Gleitschicht ungeeignet ist.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 102 03 324 A1 ist ein Gleitlager für ein Pleuel einer Verbrennungskraftmaschine bekannt, dessen Laufschicht auf die Lagerbohrung durch Materialauftrag aufgebracht ist; die Laufschicht erstreckt sich unmittelbar zwischen den Seitenflanken des Pleuels.

Wie sich gezeigt hat, macht eine derartige Konstruktion bei einer nachträglichen Bearbeitung der Seitenflanken Schwierigkeiten, da Beschädigungen der Gleitschicht auftreten können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Lagerkörper zur Verfügung zu stellen, welcher die oben genannten Nachteile beseitigt und somit die Bearbeitung und Handhabung des Lagerkörpers vor und nach dem Auftragen der Gleitschicht ermöglicht bzw. erleichtert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Lagerkörper der oben genannten Art mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die beschriebenen Beschädigungen der Gleitschicht bei nachträglichen Einwirkungen auf die angrenzende Seitenflanke, beispielsweise bei Bearbeitung derselben oder allgemeiner Handhabung, in der Sprödigkeit des Materials der Gleitschicht begründet sind. Dadurch kommt es in einem angrenzenden Randbereich der Gleitschicht zu Materialausbrüchen oder dergleichen.

Durch die erfindungsgemäße Lösung, nämlich die Wahrung eines Abstands zwischen Gleitschicht und benachbarter Seitenflanke, wird erreicht, dass das Material der Gleitschicht aus dem beispielsweise bei Bearbeitung der Seitenflanke mechanisch beanspruchten Bereich entfernt ist.

Dadurch wird die spröde Gleitschicht vor Stößen und ähnlichem geschützt und die Bearbeitung der Seitenflanken des Lagerkörpers ist auch noch nach dem Auftragen der Gleitschicht möglich. Die Beschichtung muss folglich nicht zwingend erst am Ende des Fertigungsprozesses erfolgen, weshalb eine höhere Flexibilität bezüglich der Arbeitsabfolge erreicht wird. Außerdem lässt sich der Bereich des Pleuels zwischen Seitenflanke und Gleitschicht sowohl vor als auch nach dem Auftragen der Gleitschicht konstruktiv beliebig gestalten und somit den Erfordernissen der Lagerung anpassen.

Je nach den individuellen Verhältnissen kann die Gleitschicht mit Abstand vor einer Seitenflanke oder beidseitig vor zwei Seitenflanken enden.

Der Lagerkörper kann auch zwei Lagerflächen aufweisen, die von jeweils einer der Seitenflanken begrenzt sind und die jeweils eine Gleitschicht tragen, die mit Abstand vor der jeweiligen Seitenflanke endet. Die Lagerflächen dieser Ausführungsform können eine Außenfläche darstellen oder auch eine Innenfläche.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Abstand von der Gleitschicht zur Seitenflanke durch einen lagerflächenseitigen Steg definiert. Dieser kann sowohl einteilig mit dem Lagerkörper ausgebildet sein, als auch ein individuelles lagerflächenfestes Bauteil darstellen. Der Steg verhindert auch ein Fließen oder unbeabsichtigtes Aufbringen des Beschichtungswerkstoffs auf die Seitenflanken des Lagerkörpers, trägt zu einer höheren Stabilität und zu einem höheren Widerstand gegen Verzug des Lagerkörpers bei.

An dieser Stelle sei erwähnt, dass das Vorsehen von Stegen an sich aus der US 1,717,204 bekannt ist, jedoch zum Zweck der axialen Fixierung eines Nadellagers. Bei einem Nadellager tritt jedoch nicht die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe auf, ebenso wenig wie bei einer gattungsgemäßen Anordnung das Problem der axialen Fixierung des eigentlichen Lagermittels existent ist.

Zusätzlich kann der Steg auf einer radial nach innen bzw. außen weisenden Umfangsfläche eine spezielle Formgebung aufweisen, die der Abdichtung oder der Schmierung des Gleitlagers dienen kann. Dies bewirkt eine längere Lebensdauer und eine größere Zuverlässigkeit der Lagerung.

Eine der Seitenflanke abgewandte Stegseite kann auch einen von 90° Grad abweichenden Winkel mit der Lagerfläche einschließen, beispielsweise zwischen 50° Grad und 130° Grad.

Der Übergang von der Lagerfläche zu der der Seitenflanke abgewandten Stegseite kann durch einen Radius gebildet werden.

Der Übergang von der Seitenflanke zu einer radial nach innen bzw. außen weisenden Umfangsfläche des Stegs kann durch einen Radius oder eine Fase gebildet werden. Dies kann zum Ausbilden eines Freilaufs gegenüber benachbarten Teilen dienen, um ein Fressen zu verhindern.

Die Gleitschicht kann durch Materialauftragen auf die Lagerfläche nach einem der bekannten Verfahren, wie z. B. thermisches Spritzverfahren, atmosphärisches Plasmaspritzen oder Vakuumspritzen, erfolgen.

Der Lagerkörper stellt vorzugsweise das große Auge eines Pleuels einer Brennkraftmaschine dar.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. In dieser zeigen:
1: in Schnittansicht eine Ausführungsform des Lagerkörpers mit einer Gleitschicht auf der Innenfläche
2: in Schnittansicht eine weitere Ausführungsform des Lagerkörpers mit einer Gleitschicht auf der Innenfläche,
3: in Schnittansicht eine Ausführungsform des Lagerkörpers mit zwei Gleitschichten auf der Außenfläche,
4: in Schnittansicht eine Ausführungsform des Lagerkörpers bei der der Abstand der Gleitschicht zu den Seitenflanken durch einen Steg gebildet wird, und die
5 bis 13: zeigen eine Auswahl von verschiedenen Ausführungsformen des Steges.
1 zeigt einen Lagerkörper 1 mit einer als Innenfläche ausgebildeten Lagerfläche 2, welche von Seitenflanken 3, 3' begrenzt wird. Auf der Lagerfläche 2 ist eine Gleitschicht 4 aufgetragen, welche zu der Seitenflanke 3 einen Abstand A aufweist und zur anderen Seitenflanke 3' bündig ist, also ohne Abstand an der Seitenflanke 3' anschließt.
2 zeigt einen Lagerkörper 1, auf dessen Lagerfläche 2 eine Gleitschicht 4 aufgetragen ist, welche zu beiden Seitenflanken 3, 3' jeweils einen Abstand A, A' aufweist.
In 3 ist eine Ausführungsform eines Lagerkörpers 1 mit zwei Lagerflächen 2, 2' dargestellt, welche auf der Außenseite des Lagerkörpers 1 liegen und auf die jeweils eine Gleitschicht 4, 4' aufgetragen ist. Zwischen den Lagerflächen 2, 2' ist ein Element 5 befestigt und beide Lagerflächen 2, 2' weisen zur jeweiligen Seitenflanke 3, 3' einen Abstand A, A' auf.
4 zeigt einen Lagerkörper 1, bei welchem im Bereich des Abstands A, A' Stege 6, 6' angeordnet sind, die einteilig mit dem Lagerkörper 1 verbunden ist. Die radial innen liegenden Umfangsflächen 7, 7' der Stege 6, 6' weisen Formgebungen 8, 8' in Form von schräggerichteten Nuten auf, welche den Schmiermitteltransport in die Gleitschicht 4 hinein unterstützen.
Die 5 bis 13 zeigen einige mögliche konstruktive Ausgestaltungen der Stege 6, 6'. So weist die der Seitenflanke 3 abgewandte Stegseite einen Winkel α zur Lagerfläche 2 auf, der vorzugsweise 90° Grad beträgt, jedoch auch größer oder kleiner sein kann (5, 7 u. 8). Die Lagerfläche 2 und die der Seitenflanke 3 abgewandte Stegseite sind in einer weiteren Ausgestaltung durch einen Radius R₁ verbunden (6). In den 9 und 10 ist der Übergang von der Seitenflanke 3 zu der radial innen liegende Umfangsfläche 7 durch eine Fase 9 oder einen Radius R₂ gebildet. Außerdem können die Stege 6 wie in den 12 und 13 gezeigt, eine unterschiedliche Höhe aufweisen.

1: Lagerkörper
2, 2': Lagerfläche
3, 3': Seitenflanke
4, 4': Gleitschicht
5: Element
6, 6': Steg
7, 7': Umfangsfläche
8, 8': Formgebungen
9: Fase
A, A': Abstand
R₁: Radius
R₂: Radius
α: Winkel

Claims

Lagerkörper (1) mit Seitenflanken (3, 3'), die zumindest eine Lagerfläche (2, 2') begrenzen, die eine Gleitschicht (4, 4') trägt, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (4, 4') mit Abstand (A, A') vor zumindest einer der Seitenflanken (3, 3') endet.
Lagerkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerfläche (2, 2') beidseitig durch die Seitenflanken (3, 3') begrenzt ist und die Gleitschicht (4, 4') mit Abstand (A, A') vor beiden Seitenflanken (3, 3') endet.
Lagerkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerfläche (2, 2') eine Außenfläche ist.
Lagerkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerfläche (2, 2') eine Innenfläche ist.
Lagerkörper nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass er zwei Lagerflächen (2, 2') aufweist, die von jeweils einer der Seitenflanken (3, 3') begrenzt sind und jeweils eine Gleitschicht (4, 4') tragen, die mit Abstand (A, A') vor der jeweiligen Seitenflanke (3, 3') endet.
Lagerkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Lagerflächen (2, 2') eine Außenfläche ist.
Lagerkörper nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Lagerflächen (2, 2') eine Innenfläche ist.
Lagerkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (A, A') durch mindestens einen lagerflächenseitigen Steg (6, 6') definiert wird.
Lagerkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (6, 6') einteilig mit dem Lagerkörper (1) ausgebildet ist.
Lagerkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (6, 6') durch ein individuelles lagerflächenfestes Bauteil gebildet ist.
Lagerkörper nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (6, 6') auf einer radial nach innen bzw. außen weisenden Umfangsfläche (7, 7') eine spezielle Formgebung (8, 8') aufweist.
Lagerkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebung (8, 8') in Hinblick auf eine Abdichtung der Gleitschicht (4, 4') gewählt ist.
Lagerkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebung (8, 8') in Hinblick auf eine Schmierung der Gleitschicht (4, 4') gewählt ist.
Lagerkörper nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Seitenflanke (3, 3') abgewandte Stegseite einen Winkel (α) zwischen 50° Grad und 130° Grad, vorzugsweise 90° Grad, mit der Lagerfläche (2, 2') einschließt.
Lagerkörper nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang von der Lagerfläche (2, 2') zu der der Seitenflanke (3, 3') abgewandten Stegseite durch einen Radius (R₁) gebildet ist.
Lagerkörper nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang von der Seitenflanke (3, 3') zu einer radial nach innen bzw. außen weisenden Umfangsfläche (7, 7') des Stegs (6, 6') durch eine Fase (9) gebildet ist.
Lagerkörper nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang von der Seitenflanke (3, 3') zu einer radial nach innen bzw. außen weisenden Umfangsfläche (7, 7') durch einen Radius (R₂) gebildet ist.
Lagerkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (4, 4') durch Materialauftragen auf die Lagerfläche (2, 2') gewonnen ist.
Lagerkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Pleuel einer Brennkraftmaschine ist.