DE102010052734A1 - Sliding surface for crankshaft bearings, is provided with lubricating pocket formed through elongated recess in surface of sliding surface - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Gleitfläche eines tribologischen Systems mit einem entlang der Gleitfläche bewegten Gleitpartner, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Gleitfläche und ein Kurbelwellenlager, dessen Lageroberfläche eine solche Gleitfläche aufweist.The invention relates to a sliding surface of a tribological system with a sliding partner moved along the sliding surface, and to a method for producing the sliding surface and a crankshaft bearing whose bearing surface has such a sliding surface.
Beim Start-Stopp-Betrieb eines Motors erfahren insbesondere die Lager der Kurbelwelle durch das häufige Durchfahren des Mischreibungsgebietes beim Starten eine erhöhte Belastung. Dies führt zu einem hohen Verschleiß an der durch das Lager gebildeten Gleitfläche. Bekannt ist daher, Strukturen in Gleitflächen einzubringen, wie sie etwa durch Zylinderlaufbahnen in einem Kurbelgehäuse gebildet werden, die ein Schmiermittel in der Zylinderlaufbahn halten sollen, um Verschleiß und Reibung dort zu vermindern. Dabei handelt es sich häufig um runde, gleichförmige Strukturen oder nutenförmige offene und geschlossene Strukturen, die jedoch kein optimales Schmiermittelrückhaltevermögen einerseits aufweisen und die andererseits das austretende Schmiermittel nicht zielgerichtet austreten lassen.During start-stop operation of an engine, in particular, the bearings of the crankshaft experience an increased load due to frequent driving through the mixed friction region during starting. This leads to high wear on the sliding surface formed by the bearing. It is therefore known to introduce structures in sliding surfaces, such as those formed by cylinder liners in a crankcase, which are to hold a lubricant in the cylinder bore, to reduce wear and friction there. These are often round, uniform structures or groove-shaped open and closed structures, which, however, have no optimal lubricant retention capacity on the one hand and on the other hand can not leak the escaping lubricant targeted.
Aus der
Eine andere Oberflächenstrukturierung ist in der
Im Falle eines Kurbelwellenlagers beispielsweise tritt allerdings beim Motorstart eine verschleißtreibende Mischreibung infolge des zu diesem Zeitpunkt unzureichend zugeführten Ölstroms auf. Die Mischreibung zu Bewegungsbeginn lässt sich bislang nicht vermeiden, da die den Ölstrom zuführende Ölpumpe von der Motordrehzahl abhängt. Hohe Kosten für Verschleißreparaturen sind die Folge.However, in the case of a crankshaft bearing, for example, a wear-inducing mixed friction occurs at the engine start due to the oil flow insufficiently supplied at that time. So far, the mixed friction at the beginning of the movement can not be avoided since the oil pump supplying the oil flow depends on the engine speed. High costs for wear repairs are the result.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es wünschenswert, Gleitflächen tribologischer Systeme so gestalten zu können, dass die beim Einsetzen der Bewegung des Gleitpartners auftretende Mischreibung nahezu vermieden wird, um so den Verschleiß zu verringern.Based on this state of the art, it is desirable to be able to design sliding surfaces of tribological systems in such a way that the mixed friction occurring when the sliding partner starts to move is virtually avoided so as to reduce wear.
Diese Aufgabe wird durch eine Gleitfläche mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a sliding surface with the features of
Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine solche Gleitfläche herstellen zu können. Diese Aufgabe löst das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 4.Another object is to be able to produce such a sliding surface. This object is achieved by the method having the features of claim 4.
Weiterbildungen der Gleitfläche und des Herstellungsverfahrens sind in den Unteransprüchen ausgeführt.Further developments of the sliding surface and the manufacturing method are set forth in the subclaims.
Ferner ergibt sich die Aufgabe der Gestaltung eines hinsichtlich Verschleißes verbesserten Kurbelwellenlagers, das eine höhere Anzahl von Anfahrbewegungen erlaubt.Furthermore, the object of the design of an improved in terms of wear crankshaft bearing, which allows a higher number of starting movements.
Diese Aufgabe löst das Kurbelwellenlager mit den Merkmalen des Anspruchs 6.This object is achieved by the crankshaft bearing with the features of claim 6.
Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gleitfläche, die Teil eines tribologischen Systems mit einem entlang der Gleitfläche bewegten Gleitpartner ist, weist zur Bereitstellung einer hydrodynamischen Schmierung eine strukturierte Oberfläche mit vielen Schmiertaschen auf.A first embodiment of the sliding surface according to the invention, which is part of a tribological system with a sliding partner moved along the sliding surface, has a structured surface with many lubricating pockets for providing hydrodynamic lubrication.
Erfindungsgemäß wird dabei jede Schmiertasche durch eine längliche Ausnehmung in der Oberfläche der Gleitfläche gebildet, wobei die Längsausdehnung jeder Schmiertasche gleichgerichtet ist wie die Bewegungsrichtung des Gleitpartners. So kann das zur hydrostatischen Schmierung verwendete Öl, das in den Schmiertaschen bei Stillstand des bewegten Gleitpartners rückgehalten wird, einfach beim Einsetzen der Bewegung aus den Schmiertaschen austreten. Durch die Bewegung des Gleitpartners wird das in den Schmiertaschen vorrätige Öl zumindest teilweise mitgerissen und sorgt für eine verbesserte Schmierung und reduziert die Mischreibung.According to the invention, each lubricating pocket is formed by an elongated recess in the surface of the sliding surface, wherein the longitudinal extent of each lubricating pocket is rectified as the direction of movement of the sliding partner. Thus, the oil used for hydrostatic lubrication, which is retained in the lubrication pockets when the moving sliding partner is at a standstill, can easily escape from the lubrication pockets as the movement begins. The movement of the sliding partner at least partially entrains the oil stored in the lubrication pockets and provides for improved lubrication and reduces the mixed friction.
Eine weitere Ausführungsform der Gleitfläche bezieht sich darauf, dass jede Schmiertasche ein Längsprofil mit einer flacheren und einer steileren Flanke aufweist, die zu einem Tiefpunkt der Schmiertasche verlaufen. Liegt die flachere Flanke stromabwärts der steileren Flanke in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Gleitpartners, so wird der Ölaustritt aus der Schmiertasche zusätzlich unterstützt, die Mischreibung noch weiter verringert. Another embodiment of the sliding surface refers to each lubrication pocket having a longitudinal profile with a flatter and a steeper flank extending to a low point of the lubrication pocket. If the flatter edge downstream of the steeper flank is in relation to the direction of movement of the sliding partner, the oil outlet from the lubrication pocket is additionally supported, the mixed friction is further reduced.
Um eine solche Gleitfläche herzustellen weist ein entsprechendes Verfahren die Schritte des punktuellen Strukturierens der Oberfläche der Gleitfläche durch Einbringen von punktförmigen Vertiefungen in die Oberfläche auf; ferner erfolgt in Richtung der Bewegungsrichtung des Gleitpartners gerichtet ein mechanischer Feinbearbeitungsschritt der Oberfläche der Gleitfläche. Dabei werden die Schmiertaschen als längliche Ausnehmungen in der Oberfläche der Gleitfläche erzeugt. Die Längsausdehnung jeder Schmiertasche ist gleichgerichtet bzw. parallel zu der Bewegungsrichtung des Gleitpartners.In order to produce such a sliding surface, a corresponding method comprises the steps of punctiform structuring of the surface of the sliding surface by introducing punctiform depressions into the surface; Further, directed in the direction of movement of the sliding partner is directed a mechanical finishing step of the surface of the sliding surface. The lubrication pockets are produced as elongated recesses in the surface of the sliding surface. The longitudinal extent of each lubrication pocket is rectilinear or parallel to the direction of movement of the sliding partner.
Bei der mechanischen Feinbearbeitung kann es sich um einen Finish-, Feinschliff- und/oder um einen Polierprozess handeln.The mechanical finishing can be a finishing, fine grinding and / or a polishing process.
Ein erfindungsgemäßes Kurbelwellenlager umfasst erfindungsgemäß ein Lager, das eine als Gleitfläche gestaltete Oberfläche aufweist, die Schmiertaschen hat, die entsprechend der Bewegungsrichtung der Kurbelwelle in die Lageroberfläche eingebracht sind und die es ermöglichen, dass das Auftreten von Mischreibung beim Einsetzten der Bewegung nahezu vermieden wird. Stattdessen sammelt sich vorteilhaft das Öl besser in den Schmiertaschen, wenn die Bewegung zum Stillstand kommt.According to the invention, a crankshaft bearing according to the invention comprises a bearing which has a surface designed as a sliding surface which has lubricating pockets which are introduced into the bearing surface according to the direction of movement of the crankshaft and which make it possible to almost avoid the occurrence of mixed friction when the movement is applied. Instead, the oil collects better in the lubrication pockets when the movement comes to a standstill.
Hierdurch wird der Verschleiß des Lagers verringert und die Anzahl möglicher Starts des Motors kann deutlich erhöht werden, was beispielsweise in Verbindung mit einer Start-Stopp-Automatik zur Verbrauchsreduzierung und damit einer Verringerung der CO2-Emissionen beiträgt.As a result, the wear of the bearing is reduced and the number of possible starts of the engine can be significantly increased, which contributes, for example in conjunction with an automatic start-stop to reduce fuel consumption and thus a reduction in CO 2 emissions.
Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt. Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.These and other advantages are set forth by the following description with reference to the accompanying figures. The reference to the figures in the description is to aid in the description and understanding of the subject matter. The figures are merely a schematic representation of an embodiment of the invention.
Es zeigt:It shows:
Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Gleitfläche für alle tribologischen Systeme mit zwei Gleitpartnern und einer hydrostatischen Schmierung geeignet, die eine Relativbewegung in einer Richtung gegeneinander ausführen.Basically, the sliding surface according to the invention is suitable for all tribological systems with two sliding partners and a hydrostatic lubrication, which perform a relative movement in one direction against each other.
Insbesondere kann es sich dabei um die Gleitfläche eines Kurbelwellenlagers handeln.In particular, this may be the sliding surface of a crankshaft bearing.
Kurbelwellenlager zur Aufnahme der Kurbelwelle im Motorblock sind als Gleitlagerungen mit hydrostatischer Schmierung ausgeführt. Sie werden mit einem Ölstrom von einer Ölpumpe versorgt, die von der Motordrehzahl abhängt, so dass sich bis dato beim Start die verschleißtreibende Mischreibung nicht völlig vermeiden lässt. Bei der Mischreibung handelt es sich um eine punktuelle Berührung der Gleitpartner durch die unzureichende Schmierung zu Beginn der Bewegung der Partner des tribologischen Systems.Crankshaft bearings for receiving the crankshaft in the engine block are designed as sliding bearings with hydrostatic lubrication. They are supplied with an oil flow from an oil pump, which depends on the engine speed, so that the wear-inducing mixed friction can not be completely avoided at the start. Mixed friction is a point contact between the sliding partners due to inadequate lubrication at the beginning of the movement of the tribological system partners.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bezieht sich also auf eine Gleitfläche eines tribologischen Systems mit einem entlang der Gleitfläche beweglichen Gleitpartner.The device according to the invention thus relates to a sliding surface of a tribological system with a sliding partner movable along the sliding surface.
In
Das genannte Problem der Mischreibung beim Einsetzen der Bewegung tritt vermehrt beim Start-Stopp-Betrieb eines Motors auf, insbesondere in den Lagern der Kurbelwelle. Dort führt das häufige Durchfahren des Mischreibungsgebiets beim Starten zu einer erhöhten Belastung, was einen erhöhten Verschleiß am Lager bedingt. Die erfindungsgemäß in Funktionsrichtung länglich ausgebildeten Schmiertaschen
Der verbesserte Ölaustritt zu Bewegungsbeginn und auch das verbesserte Ölauffangen bei Beendigung der Bewegung wird durch das Längsprofil der Schmiertasche
Diese in Funktionsrichtung bevorzugt ausgebildeten Schmiertaschenstrukturen in der Gleitfläche werden hergestellt, indem die Oberfläche zunächst punktuell strukturiert wird, wobei punktförmige Vertiefungen in die Oberfläche eingebracht werden, woraufhin eine gerichtete gesamtheitliche Oberflächenbearbeitung erfolgt. Diese gerichtete Oberflächenbearbeitung der Gleitfläche erfolgt in Richtung der Bewegungsrichtung des Gleitpartners, um so die Punktstrukturen der Oberfläche in die länglichen Ausnehmungen mit dem deichprofilartigen Längsprofil auszuformen. Bei dieser mechanischen Feinbearbeitung kann es sich um einen Finish-, Feinschliff- und/oder einen Polierprozess handeln.These lubricant pocket structures in the sliding surface, which are preferably designed in the functional direction, are produced by first of all structuring the surface in a punctiform manner, wherein punctiform depressions are introduced into the surface, whereupon a directed total surface treatment takes place. This directed surface processing of the sliding surface takes place in the direction of movement of the sliding partner, so as to form the dot structures of the surface in the elongated recesses with the dike-profile-like longitudinal profile. This mechanical finishing can be a finishing, finishing and / or polishing process.
So ist die erfindungsgemäße Gleitfläche geeignet, die Oberfläche eines Kurbelwellenlagers auszubilden, so dass dort die in die Lageroberfläche eingebrachten funktionsrichtungsbevorzugten Strukturen die sofortige Ölversorgung des Lagers bei Bewegungsbeginn der Kurbelwelle sicherstellen.Thus, the sliding surface according to the invention is adapted to form the surface of a crankshaft bearing, so that there introduced into the bearing surface function direction preferred structures ensure the immediate supply of oil to the bearing at the beginning of movement of the crankshaft.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 19540572 A1 [0003] DE 19540572 A1 [0003]
- DE 1961432 A1 [0004] DE 1961432 A1 [0004]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |
Effective date: 20120201 |