DE102006034736A1

DE102006034736A1 - Lagerschale und Lager für Pleuel

Info

Publication number: DE102006034736A1
Application number: DE102006034736A
Authority: DE
Inventors: Thomas Aubele; Robert Wittmann
Original assignee: Federal Mogul Wiesbaden GmbH
Current assignee: Federal Mogul Wiesbaden GmbH
Priority date: 2006-07-27
Filing date: 2006-07-27
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2026-07-28
Also published as: WO2008011860A1; DE102006034736B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lagerschale (10), insbesondere für ein Pleuellager, die einen Scheitelpunkt (16) und in Umfangsrichtung zu beiden Seiten des Scheitelpunktes (16) jeweils ein Ende (18, 20) aufweist. Die Lagerschale weist auf ihrer Innenseite in Umfangsrichtung ein Profil mit einer Senke (22) und beidseits der Senke jeweils einen radial nach innen gerichteten Anstieg (A) auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerschale, insbesondere für Pleuellager, die einen Scheitelpunkt und in Umfangsrichtung zu beiden Seiten des Scheitelpunktes jeweils ein Ende aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Radialgleitlager bestehend aus zwei solchen Lagerschalen.
Radialgleitlager kommen beispielsweise in der Automobilindustrie in Verbrennungsmotoren häufig zum Einsatz. Dort finden sie insbesondere als Pleuellager im großen Pleuelauge Verwendung. Sie sind bekanntermaßen entweder aus einem Verbundwerkstoff mit einer Stahlstützschicht, einer Lagermetallschicht und einer Gleitschicht jeweils mit oder ohne Zwischenschichten oder aus einem Massiv-Lagerwerkstoff und einer Gleitschicht mit oder ohne Zwischenschicht aufgebaut.
Je nach Last und Drehzahl verformt sich das Pleuelauge oder eine sonstige Gehäusebohrung in Abhängigkeit von der konstruktiven Gestaltung des Gehäuses bzw. Pleuels und dessen Werkstoff. In der DE 32 46 675 A1 ist hierzu beispielsweise ausgeführt, dass sich das Pleuelauge bzw. das Lager bei Belastung senkrecht zur Belastungsrichtung verengt. Dies führt zu einer Störung des Schmierölfilms. Dieses Problem wird bekanntermaßen durch eine exzentrische Bohrung der Lagerschale umgangen, d.h. einer Bohrung, deren Zentrum gegenüber dem Zentrum der Außenmantelfläche der Lagerschale versetzt ist. Es wurde dabei festgestellt, dass eine zu große Exzentrizität insbesondere in der oberen Lagerschale, d.h. in der Lagerschale, die auf der Seite des Pleuelschafts eingesetzt wird, zu einer schädlichen Vergrößerung des hydrodynamischen Druckes des Schmierölfilmes führen kann. Deshalb werden obere (pleuelschaftseitige) und untere (pleueldeckelseitige) Lagerschalen mit unterschiedlichen Exzentrizitäten, insbesondere mit einer geringeren Exzentrizität der oberen Lagerschale vorgeschlagen.
Nun ist aber die Nachgiebigkeit des Pleuelauges im Bereich des Pleuelschafts vergleichsweise gering, wodurch sich die effektive Flächenpressung in diesem Bereich erhöht. Dies kann zu frühzeitigem Ermüden des Lagermetalls durch erhöhte spezifische Belastung führen. Ferner konzentriert sich unter Mischreibungsbedingungen der durch die Reibleistung erzeugte Energieeintrag lokal an der Lageroberfläche, was eine erhöhte Fressneigung zwischen Lagermetall und Gegenläufer (beispielsweise Kurbelzapfen) führt. Jedenfalls aber bilden sich in diesem Bereich Zonen erhöhten Verschleißes.
Auch dieses Problem ist bekannt. Es gibt daher eine Vielzahl von technischen Vorschlägen, dem Problem des erhöhten lokalen Verschleißes entgegenzuwirken. Beispielsweise offenbart die DE 195 14 836 C2 eine Lagerschale mit einem Schichtsystem aus einer Zwischenschicht, einer Diffusionssperrschicht und einer Gleitschicht, wobei zumindest die Gleitschicht im Bereich der höchsten abrasiven Belastung, nämlich im Scheitelbereich, dicker als im Bereich der Teilflächen an den Enden der Lagerschale ist, um im Scheitelbereich eine Verschleißreserve aufzubauen.
Hierdurch kann zwar der erhöhte Verschleiß im Bereich des Pleuelschafts teilweise kompensiert werden, jedoch wird so nicht dem Ermüden des Lagermetalls und der erhöhten Fressneigung zwischen dem Lagermetall und dem Gegenläufer entgegengewirkt.
Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, eine Lagerschale bzw. ein Radialgleitlager bereitzustellen, die besser auf die spezifische Belastung, der sie ausgesetzt ist, abgestimmt ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Lagerschale mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Radialgleitlager mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
Die erfindungsgemäße Lagerschale weist auf der innen liegenden Seite in Umfangsrichtung ein Profil mit einer Senke und beidseits der Senke jeweils einem radial nach innen gerichteten Anstieg auf.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass sich während des Betriebs verschleißbedingt ein charakteristisches Profil in dem Schichtensystem eines Radialgleitlagers ausbildet. Dieses wird erfindungsgemäß bereits bei Herstellung in der Lagermetallschicht bzw. des Massivwerkstoffes nachgebildet und muss sich nicht erst durch verschleißbedingte Abrasion in der Einlaufphase einstellen.
Die Profilanpassung hat also den Effekt, dass die Lagerschale vorab optimal an die im Betrieb herrschenden Bedingungen angepasst ist und somit Spontanausfälle insbesondere zu Beginn des Betriebs vermieden werden. Auf diese Weise verringert das optimierte Profil auch die Fressneigung infolge konzentrierten Energieeintrags sowie den Verschleiß durch einen optimierten Traganteil. Umgekehrt wird die Ermüdungsfestigkeit durch verringerte spezifische Lasten erhöht.
Das Profil ist abhängig von der jeweiligen Gehäusekonstruktion. Bevorzugt ist deshalb die Senke in den Bereichen geringer Verformung der Gehäusebohrung bzw. des Pleuelauges – bei letzterem beispielsweise im Bereich des Pleuelschafts – angeordnet, von der aus das Profil nach beiden Seiten bis zu einer maximalen Erhöhung radial ansteigt und zu den Enden der Lagerschale wieder abfällt.
In einer bevorzugten Weiterbildung steigt das Profil von der Senke im Wesentlichen symmetrisch an, wobei die maximale Erhöhung jeweils bei einem Winkel von 50° bis 75°, gemessen von der Senke, liegt.
Hierdurch ergibt sich ein optimiertes Profil, das der spezifischen Verformung des Pleuelauges Rechnung trägt.
Die Senke ist vorzugsweise im Bereich des Scheitelpunktes der Lagerschale angeordnet.
Diese Geometrie trägt der Geometrie eines gerade geteilten Pleuels Rechnung, bei dem die höchste Beanspruchung im Scheitelbereich der oberen Lagerhälfte des Pleuellagers liegt.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Senke etwa zwischen 30° und 50° nach einer Seite des Scheitelpunkts versetzt angeordnet.
Diese Geometrie trägt einem schräg geteilten Pleuel Rechnung, bei dem die Trennebene durch das Pleuelauge nicht senkrecht zum Pleuelschaft sondern schräg dazu verläuft und die Hauptbelastung folglich nicht im Scheitelpunkt des Pleuelauges auftritt.
Vorteilhafterweise beträgt die maximale Erhöhung zwischen 5 μm und 40 μm in radialer Richtung gemessen von der Senke.
Dies entspricht einem Erfahrungswert, bei dem sich ein optimierter Traganteil der Lauffläche des Gleitlagers einstellt.
Wie eingangs erwähnt ist die Lagerschale bevorzugt aus einem Verbundwerkstoff mit einer Stahlstützschicht, einer Lagermetallschicht und einer Gleitschicht aufgebaut, wobei zwischen der Stahlstützschicht und der Lagermetallschicht und/oder der Lagermetallschicht und der Gleitschicht eine Zwischenschicht beispielsweise als Diffusionsbarriere angeordnet sein kann. Alternativ ist die Lagerschale aus einem Massivlagerwerkstoff mit einer Gleitschicht gebildet.
Das erfindungsgemäße Profil ist dann entweder auf der Innenseite der Lagermetallschicht oder des Massivwerkstoffes ausgebildet. Die darauf aufgebrachte Gleitschicht muss aus den zuvor genannten Gründen aufgrund des angepassten Lagermetallschichtprofils nicht mehr wie bisher einen an den Verschleiß angepassten Dickenverlauf aufweisen.
Jedoch kann es vorteilhaft sein, wenn die Dicke der Gleitschicht im Bereich zwischen den beiden Anstiegen am größten ist. Auf diese Weise können Eigenschaften der Gleitschicht, wie deren Einbettverhalten, Schmierfähigkeit oder Verschleißfestigkeit, zusätzlich an die spezifischen Anforderungen des Radialgleitlagers angepasst werden.
Bevorzugt weist die Lagerschale an wenigstens einem ihrer Enden eine Freilegung auf. Durch eine Freilegung (Reduzierung der Wandstärke der Lagerschale im Bereich des Endes) wird ein beim Zusammenbau des Gehäuses oder Pleuels möglicherweise auftretender geringer radialer Versatz der zusammengefügten Lagerschalen kompensiert, so dass etwa radial vorstehende Kanten nicht mit dem Gegenläufer in Berührung kommen. Auf diese Weise wird einer Beeinträchtigung des Schmiermittelfilms (Ölabschabung) entgegengewirkt.
Das erfindungsgemäße Radialgleitlager weist wenigstens eine Lagerschale wie zuvor beschrieben auf. Hierbei handelt es sich bevorzugt um die dem Pleuelschaft zugeordnete obere Lagerschale. Die dem Pleueldeckel zugeordnete untere Lagerschale kann, wie bekannt, in Form einer Lagerschale mit einfacher Exzentrizität ausgebildet sein, so dass der Verformung des Pleueldeckels bei Belastung Rechnung getragen wird. Das Profil der unteren Lagerschale weist im Fall eines gerade geteilten Pleuels eine symmetrische Gestalt mit größter Wanddicke im Bereich des Zentrums auf.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagerschale in perspektivischer Darstellung;
2 den Profilverlauf der erfindungsgemäßen Lagerschale;
3 ein Diagramm des radialen Lagerschalenprofils über den Winkel;
4 ein schräg geteiltes Pleuel mit einem erfindungsgemäßen Radialgleitlager im großen Pleuelauge und
5 ein gerade geteiltes Pleuel mit einem erfindungsgemäßen Radialgleitlager im großen Pleuelauge.
In 1 ist eine erfindungsgemäße obere Lagerschale 10 eines Pleuels perspektivisch dargestellt. Diese weist eine Stahlstützschicht 12 und eine auf der Innenseite der Stahlstützschicht 12 aufgebrachte Lagermetallschicht 14 auf. Die Lagerschale 10 hat ein in etwa halbkreisförmiges Profil mit einem Scheitelpunkt 16 und zu beiden Seiten des Scheitelpunktes 16 jeweils ein Ende 18 bzw. 20. Im Bereich des Scheitelpunktes 16 ist eine Senke 22 angeordnet, von der aus die Lagermetallschicht nach beiden Seiten jeweils bis zu einer maximalen Erhöhung 24 bzw. 26 oder Dicke radial nach innen ansteigt. In Umfangsrichtung weiter zu den Enden 18, 20 der Lagerschale fällt die Lagermetallschicht 14 wieder in radialer Richtung ab, d.h. sie wird dort wieder dünner. Schließlich weist die Lagermetallschicht an beiden Enden jeweils eine Freilegung 28 bzw. 30 in Form einer zusätzlichen Verjüngung auf.
Die maximale Erhöhung 24 bzw. 26 erhebt sich über das Niveau der Senke in radialer Richtung um ein Maß H zwischen 5 μm und 40 μm. An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass die in 1 skizzierten Proportionen zur Illustration überzeichnet dargestellt sind.
In 2 ist der Querschnitt entlang der Umfangsrichtung durch die Lagermetallschicht 14 (oder Massivwerkstoffschicht) der erfindungsgemäßen Lagerschale schematisch dargestellt. Die Schicht 14 hat idealer Weise einen kreisförmigen Außenquerschnitt 32 mit einem Außenradius um das Zentrum 34 und eine sich durch den erfindungsgemäßen Profilverlauf auf der Innenseite verändernde Wanddicke. Ausgehend vom Scheitelpunkt 16 nimmt diese entlang der Umfangsrichtung symmetrisch nach beiden Seiten bis zu einem Abschnitt maximaler Wanddicke (maximale Erhöhung) 24 bzw. 26 zu. Von der Erhöhung 24 bzw. 26 weiter zu den Enden 18 bzw. 20 nimmt sie wieder ab. An den beiden Enden ist ferner eine Freilegung 28 bzw. 30 vorgesehen, in deren Bereich die Wanddicke nochmals reduziert ist.
Der innere Profilverlauf lässt sich bei diesem symmetrischen Ausführungsbeispiel mittels dreier, das einhüllende Profil bildender Kreisbogenabschnitte beschreiben. Das Querschnittsprofil erstreckt sich über eine erste Winkelspanne W1 jeweils nahe der beiden Enden 18, 20 entlang eines Kreisbogens mit einem ersten Durchmesser D1 um einen Kreismittelpunkt 33, der um einen ersten Abstand x1 gegenüber dem Zentrum 34 von der Lagerschale 10 weg nach unten versetzt ist. Daraus ergibt sich der abfallende Randbereich 27. Daran anschließend erstreckt sich das Profil im Bereich der maximalen Erhöhung H über eine zweite Winkelspanne W2 entlang eines Kreisbogens mit einem zweiten Durchmesser D2 um das Zentrum 34 der Lagerschale. Im Bereich des Scheitelpunkts 16 bzw. der Senke 22 erstreckt sich das Profil über eine dritte Winkelspanne W3 entlang eines Kreisbogens mit einem dritten Durchmesser D3 um einen Kreismittelpunkt 35, der um einen zweiten Abstand x3 gegenüber dem Zentrum 34 der Lagerschale zur Lagerschale hin nach oben versetzt ist.
Für die Durchmesser und Mittelpunktabstände gelten dabei vorzugsweise die folgenden Verhältnisse und Wertebereiche:
D1 ist 0,01 mm bis 20 mm größer als D2,
D3 ist 0,01 mm bis 20 mm kleiner als D2,
0,01 mm < x1 < 10 mm und
0,01 mm < x3 < 10mm,
wobei die Maße im Einzelfall jeweils von der Größe des Lagers, den Materialien und der mechanischen Beanspruchung desselben abhängen.
Die Winkelspannen liegen vorzugsweise in den folgenden Intervallen:
W1 = 0° bis 80°
W2 = 0° bis 40°
W3 = 0° bis 70°,
wobei W3 + 0,5·W2 (also der Abstand vom Scheitelpunkt zum Mittelpunkt der maximalen Erhöhung) vorzugsweise im Bereich zwischen 50° und 75° liegt.
Das in 2 gezeigte Querschnittsprofil kann sich über die gesamte axiale Länge, d. h. in etwa zylindrisch, erstrecken oder auch mit einem axialen Profil überlagert werden, welches beispielsweise konvex, konkav und/oder konisch verläuft.
3 zeigt das innere Querschnittsprofil der Lagermetallschicht in karthesischer Darstellung über dem Winkel aufgetragen. Der Scheitelpunkt der Lagerschale befindet sich bei 0°. Für diese Darstellung wurde das Profil entlang zweier axial versetzter Umfangsbahnen abgetastet, so dass zwei in etwa parallele Kurven erkennbar sind.
Das Profil ist bezogen auf den Scheitelpunkt symmetrisch. Geringe Abweichungen von der Symmetrie sind fertigungsbedingt und in dem dargestellten Maße tolerierbar. In einem Winkelbereich S = ± 20° um den Scheitelpunkt befindet sich demnach die Senke 22. Daran anschließend zu beiden Seiten in einem Winkelbereich A = ± 20° bis ± 50° befindet sich ein Anstieg, an den sich einem Winkelbereich M = ± 50° bis ± 75° die maximale Erhöhung 24 bzw. 26 anschließt. In einem Winkelbereich B = ± 75° bis ± 85° fällt das Profil der Lagermetallschicht wieder in etwa auf das Niveau im Bereich der Senke 22 zurück. Daran anschließend im Bereich F = ± 85° bis ± 90° fällt das Profil auf Grund besagter Freilegungen 28, 30 weiter ab.
In 4 ist ein Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Radialgleitlagers dargestellt. Dieses ist in ein Pleuel 40 eingebaut, wie es üblicherweise in einem Verbrennungsmotor eingesetzt wird. Das Pleuel weist zwei Pleuelaugen 42 und 44 auf, die über einen Pleuelschaft 46 miteinander verbunden sind. Der Pleuelschaft 46 überträgt die Hubkraft eines Kolbens im Wesentlichen entlang seiner Mittelachse K', wobei die in der Darstellung der 4 nach unten wirkende Druckkraft höher ist als die entgegenwirkende Zugkraft.
Das große Pleuelauge 44 ist längs der Trennebene T geteilt, so dass ein Deckel 48 zu Montagezwecken abgenommen werden kann. Die Trennebene T' verläuft schräg, d.h. unter einem spitzen Winkel β' zur Mittelachse K'. Entsprechend ist auch das erfindungsgemäße Radialgleitlager 49 in dem großen Pleuelauge 44 entlang der Trennebene T' in die beiden Lagerhälften 10' und 11' geteilt. Da insbesondere die dem Pleuelschaft 46 zugeordnete obere Lagerschale 10' auf die Hauptbelastungsrichtung ausgerichtet ist, ist die Senke 22' um einen Winkel α' = 90° – β' gegenüber dem Scheitelpunkt 16' der Lagerschale 10' versetzt angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel α' etwa 40°. Je nach Motorgeometrie kann der Zwischenwinkel β' zwischen der Trennebene T' und der Mittelachse K' unterschiedlich ausfallen. In entsprechender Weise verändert sich auch der Winkel α' zwischen der Senke 22' und dem Scheitelpunkt 16'. Er liegt typischerweise in einem Bereich zwischen 30° und 60°.
Erfindungsgemäß schließt sich beidseits der Senke 22' jeweils ein radial nach innen gerichteter Anstieg bis zu einer maximalen Erhöhung 24' bzw. 26' an. Da die Trennebene T' in etwa mit der maximalen Erhöhung 26' der oberen Lagerschale 10' zusammenfällt, folgt auf dieser Seite zum Ende hin bis auf eine etwaige Freilegung (nicht dargestellt) keine abfallende Flanke. So kann unter den geometrischen Bedingungen, die durch die schräge Teilung vorgegeben sind, die Krafteinleitung auf einen möglichst großen Traganteil der Gleitfläche des Radiallagers verteilt werden. Die dem Pleueldeckel 48 zugeordnete untere Lagerschale 11' weist eine Gleitfläche 60 mit einfacher Exzentrizität auf, die der Verformung des Pleueldeckels bei Belastung Rechnung trägt. Das heißt, die die Gleitfläche 60 ausbildende Bohrung hat einen gegenüber dem Zentrum der unteren Lagerschale 11' nach oben versetzten Mittelpunkt. Dadurch erhält man ein Profil in Umfangsrichtung mit einer Wanddicke, die in dem dem Pleuelschaft 46 gegenüberliegenden Bereich am größten ist.
In 5 ist ein anderer Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Radialgleitlagers dargestellt, bei dem dieses in ein längs der Trennebene T gerade geteiltes Pleuel 50 eingebaut ist. Die Kraftübertragung erfolgt wie zuvor beschrieben über den Pleuelschaft 56 im Wesentlichen entlang dessen Mittelachse K, wobei die Trennebene T in diesem Fall unter einem rechten Winkel β zur Mittelachse K verläuft – der Winkel α beträgt in diesem Fall 0°. Hieraus ergibt sich, dass die dem Pleuelschaft 56 zugeordnete obere Lagerschale 10 des im großen Pleuelauge 54 befindlichen Radialgleitlagers 59 einen symmetrischen Profilverlauf, wie in 1 dargestellt, aufweist, d.h. dass die Senke 22 mit dem Scheitelpunkt 16 der Lagerschale 10 zusammenfällt.
Das Radialgleitlager 59 weist ferner eine dem Pleueldeckel 58 zugeordnete, untere Lagerschale 11 auf, deren Gleitfläche 61 eine einfache Exzentrizität besitzt und somit der Verformung des Pleueldeckels 58 bei Belastung Rechnung trägt. Das heißt, auch hier hat die die Gleitfläche 61 ausbildende Bohrung einen gegenüber dem Zentrum der unteren Lagerschale 11 nach oben versetzten Mittelpunkt. Das Profil der unteren Lagerschale 11 weist aufgrund der geraden Teilung eine symmetrische Gestalt mit größter Wanddicke im Bereich des unteren Scheitelpunkts auf.
Die erfindungsgemäßen Lagerschalen werden wie bekannt aus Bandmaterial gefertigt. Aus diesem Bandmaterial werden Platinen ausgestanzt und beispielsweise durch Gesenkpressen oder Rollformen zu halbkreisförmigen Lagerschalen umgeformt. Darauf hin wird ein gewünschter Überstand durch Räumen der Teilflächen erzeugt und anschließend die Breite der Lagerschale auf Endmaß gedreht sowie die Kanten gebrochen. Dann werden die Profile in an sich bekannter weise durch Bohren oder Räumen hergestellt. Im Gegensatz zu den Werkzeugen für die Herstellung bekannter Lagerschalen ist für die erfindungsgemäße Lagerschale wenigstens ein weiterer Satz Bohr- bzw. Räumwerkzeuge erforderlich, um den zusätzlichen Durchmesser der Senke im Bereich des Scheitelpunktes bzw. des Pleuelschaftes zu erzeugen. Zuletzt wird bei Dreischicht-Gleitlagern eine Gleitschicht auf der Innenseite aufgebracht. Dies kann in bekannter Weise galvanisch, durch aufsprühen bzw. -spritzen oder durch ein PVD-Verfahren, wie Elektronenstrahlbedampfung oder Sputtern erfolgen. Die Gleitschicht erstreckt sich in Folge des gewählten Auftragungsverfahrens entweder über das gesamte Profil der Lagermetallschicht mit einer gleichmäßigen Dicke oder, im Fall der zuletzt genannten Verfahren, mit einem kurvenförmigen Schichtdickenprofil, dessen Schichtdickenmaximum im Zentrum über dem Bedampfungstiegel der Elektronenstrahlbedampfungs- bzw. Sputteranlage gebildet wird. Beim Bedampfen wird die Lagerschale daher vorzugsweise so ausgerichtet, dass die höchste Bedampfungsrate im Bereich der Senke 22, 22' der Lagermetallschicht auftrifft.
Bei Zweischicht-Gleitlagern, beispielsweise aus einer Stahlstützschicht und einer Lagermetallschicht aus einer Aluminiumlegierung kann die Gleitschicht entfallen. Die vorliegende Erfindung findet ferner auch auf Bronzelager ohne Gleitschicht Anwendung, bei denen der Gegenläufer unmittelbar auf der Bronzeschicht läuft.
Das erfindungsgemäße Profil auf der Innenseite der Lagerschale kann sowohl bei einer Lagerschale aus Massivwerkstoff (Bronze) als auch bei einer Lagerschale mit Stahlstützschicht und darauf aufgetragener Lagermetallschicht ausgebildet sein. Die Lagermetallschicht besteht vorzugsweise aus einer Bronze, auf die eine Gleitschicht, beispielsweise galvanisch, aufgebracht ist. Die Gleitschicht kann beispielsweise aus einer Aluminium-Zinn-Legierung gebildet werden.

10, 10': obere Lagerschale
11, 11': untere Lagerschale
12: Stahlstützschicht
14: Lagermetallschicht
16: Scheitelpunkt
16': Scheitelpunkt
18: Ende
20: Ende
22: Senke
22': Senke
24: maximale Erhöhung
24': maximale Erhöhung
26: maximale Erhöhung
26': maximale Erhöhung
27: abfallender Randbereich
28: Freilegung
30: Freilegung
32: Außenquerschnitt
33: Mittelpunkt von D1
34: Zentrum, Mittelpunkt von D2
35: Mittelpunkt von D3
40: schräg geteiltes Pleuel
42: Pleuelauge
44: Pleuelauge
46: Pleuelschaft
48: Deckel
49: Radialgleitlager
50: gerade geteiltes Pleuel
54: Pleuelauge
56: Pleuelschaft
58: Pleueldeckel
59: Radialgleitlager
60: Gleitfläche der unteren Lagerschale 11'
61: Gleitfläche der unteren Lagerschale 11
α, α': Winkel
β, β': Winkel
A: Winkelbereich
B: Winkelbereich
D1: Durchmesser (bildet 27 aus)
D2: Grunddurchmesser (bildet 26 aus)
D3: Durchmesser (bildet 22 aus)
H: Maß maximaler Erhöhung
K, K': Mittelachse
M: Winkelbereich
S: Winkelbereich
T, T': Trennebene
W1: Winkelspanne
W2: Winkelspanne
W3: Winkelspanne
x1: Abstand (33 zu 34)
x3: Abstand (34 zu 35)

Claims

Lagerschale (10), insbesondere für ein Pleuellager, die einen Scheitelpunkt (16) und in Umfangsrichtung zu beiden Seiten des Scheitelpunktes (16) jeweils ein Ende (18, 20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschale (10) auf ihrer innen liegenden Seite in Umfangsrichtung ein Profil mit einer Senke (22) und beidseits der Senke jeweils einen radial nach innen gerichteten Anstieg (A) aufweist.
Lagerschale (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil von der Senke (22) nach beiden Seiten bis zu einer maximalen Erhöhung (24, 26) radial ansteigt und zu den Enden (18, 20) der Lagerschale wieder abfällt.
Lagerschale (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil von der Senke (22) im Wesentlichen symmetrisch ansteigt, wobei die maximale Erhöhung (24, 26) jeweils bei einem Winkel von 50°–75° gemessen von der Senke (22) liegt.
Lagerschale (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Senke (22) im Bereich des Scheitelpunktes (16) angeordnet ist.
Lagerschale (10) nach Anspruch 4 mit einem Außenradius und einem durch den Außenradius definierten Zentrum (34), dadurch gekennzeichnet, dass das Profil im Bereich der Enden (18, 20) über eine erste Winkelspanne W1 entlang eines Kreisbogens mit einem ersten Durchmesser D1 um einen Kreismittelpunkt (33), der um einen ersten Abstand x1 gegenüber dem Zentrum (34) von der Lagerschale weg versetzt ist, daran anschließend über eine zweite Winkelspanne W2 entlang eines Kreisbogens mit einem zweiten Durchmesser D2 um das Zentrum (34) der Lagerschale und im Bereich des Scheitelpunkts (16) über eine dritte Winkelspanne W3 entlang eines Kreisbogens mit einem dritten Durchmesser D3 um einen Kreismittelpunkt (35) verläuft, der um einen zweiten Abstand x3 gegenüber dem Zentrum (34) zur Lagerschale hin versetzt ist.
Lagerschale (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der Kreisbögen die folgenden Abhängigkeiten aufweisen: D1 ist 0,01 mm bis 20 mm größer als D2 und D3 ist 0,01 mm bis 20 mm kleiner als D2.
Lagerschale (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände der Kreismittelpunkte in den folgenden Bereichen liegen: 0,01 mm < x1 < 10 mm und 0,01 mm < x3 < 10 mm,
Lagerschale (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelspannen, über die sich die Kreisbögen erstrecken, in den folgenden Bereichen liegen: W1 = 0° bis 80° W2 = 0° bis 40° W3 = 0° bis 70°,
Lagerschale (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass W3 + 0,5·W2 im Bereich zwischen 50° und 75° liegt.
Lagerschale (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Senke (22) etwa zwischen 30° und 50° nach einer Seite des Scheitelpunkts versetzt angeordnet ist.
Lagerschale (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Erhöhung (24, 26) jeweils zwischen 5 μm und 40 μm, in radialer Richtung gemessen von der Senke (22), beträgt.
Lagerschale (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem Ende (18, 20) der Lagerschale (10) eine Freilegung (28, 30) vorgesehen ist.
Lagerschale (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bestehend aus einem Verbundmaterial mit einer Stahlstützschicht (12), einer Lagermetallschicht (14) und einer Gleitschicht, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil auf der Innenseite der Lagermetallschicht (14) ausgebildet ist.
Lagerschale (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bestehend aus einem Massivwerkstoff und einer Gleitschicht, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil auf der Innenseite des Massivwerkstoffs ausgebildet ist.
Lagerschale (10) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Gleitschicht im Bereich zwischen den beiden Anstiegen (A) am größten ist.
Lagerschale (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagermetallschicht (14) bzw. der Massivwerkstoff aus einer Bronze besteht.
Radialgleitlager (50), gekennzeichnet durch wenigstens eine Lagerschale (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche.