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Die Erfindung betrifft eine Gleitlagerung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 38 33 794 C2 ist bereits eine Gleitlagerung in einem Kraftfahrzeug, mit einem Lagerzapfen und einer den Lagerzapfen umgebenden Lagerschale, die zwei axiale Randbereiche aufweist, bekannt.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, einen Verschleiß der Gleitlagerung kostengünstig zu verringern. Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Gleitlagerung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einer Gleitlagerung in einem Kraftfahrzeug, mit einem Lagerzapfen und zumindest einer den Lagerzapfen zumindest teilweise umgebenden Lagerschale, die einen schwach belasteten Bereich und einen im Vergleich zu dem schwach belasteten Bereich höher belasteten Bereich, sowie zumindest einen axialen Randbereich aufweist.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Lagerschale zur Aufnahme eines Schmier- und/oder Kühlöls zumindest eine in Umfangsrichtung verlaufende Ölnut, die aus dem schwach belasteten Bereich in den höher belasteten Bereich hineinragt, und/oder zumindest eine Ölnut, die zu einer Umgebung hin offen in dem Randbereich angeordnet ist, aufweist. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Ölführung innerhalb der Gleitlagerung bereitgestellt werden, wodurch eine Ölversorgung der Gleitlagerung unterstützt werden kann. Es kann ein Ölrückhaltevolumen zwischen dem Lagerzapfen und der Lagerschale integriert werden, wodurch eine bei einem anlaufenden Lagerzapfen, d. h. bei einem Lagerzapfen, der ausgehend von einem Stillstand in Bewegung versetzt wird, entstehende Mischreibung zwischen dem Lagerzapfen und der Lagerschale konstruktiv einfach zeitlich verkürzt werden kann. Die Verkürzung der Mischreibung wirkt sich dabei insbesondere in einem Betrieb mit häufigem Stillstand des Lagerzapfens, wie beispielsweise in einem Start-Stopp-Betrieb des Kraftfahrzeugs, besonders verschleißreduzierend aus. Weiter kann ein sogenanntes Aufschwimmen, d. h. ein Übergang von der Mischreibung in eine Hydrodynamik, des anlaufenden Lagerzapfens beschleunigt werden, wodurch ein Verschleiß reduziert werden kann. Besonders durch die in Umfangsrichtung verlaufende Ölnut, die aus dem schwach belasteten Bereich in den höher belasteten Bereich hineinragt, kann das Schmier- und/oder Kühlöl an einen Kontaktbereich des Lagerzapfens und der Lagerschale herangeführt werden, wodurch ein Auftriebseffekt des anlaufenden Lagerzapfens begünstigt und damit die Hydrodynamik beschleunigt werden kann. Durch die in dem Randbereich angeordnete Ölnut kann aufgrund eines Kapillareffekts zwischen der Lagerschale und des sich bewegenden Lagerzapfens das Schmier- und/oder Kühlöl zusätzlich oder alternativ von außen an den Kontaktbereich herangeführt werden, wodurch der Verschleiß weiter reduziert werden kann. Es kann dadurch der Verschleiß der Gleitlagerung kostengünstig verringert werden, wodurch eine Lebensdauer der Gleitlagerung erhöht werden kann.
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Unter einer „in Umfangsrichtung verlaufenden Ölnut” soll insbesondere eine Ölnut verstanden werden, die eine in Umfangsrichtung gerichtete Haupterstreckung aufweist. Unter einem „höher belasteten Bereich” soll insbesondere ein Umfangsbereich der Lagerschale verstanden werden, der zumindest bei Stillstand des Lagerzapfens einer höheren Belastung ausgesetzt ist wie der schwach belastete ebenfalls als ein Umfangsbereich ausgebildete Bereich der Lagerschale. Bei dem Stillstand des Lagerzapfens kontaktieren sich der Lagerzapfen und die Lagerschale vorzugsweise in dem höher belasteten Bereich direkt, wobei der Lagerzapfen vorteilhaft an der Lagerschale anliegt. Unter „hineinragen” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die in Umfangsrichtung verlaufende Ölnut im Wesentlichen außerhalb des höher belasteten Bereichs angeordnet ist. Unter „im Wesentlichen” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass maximal 40%, vorteilhaft maximal 20% und besonders vorteilhaft maximal 10% der in Umfangsrichtung verlaufenden Ölnut, insbesondere der Haupterstreckung der Ölnut, innerhalb des höher belasteten Bereichs angeordnet ist. Dadurch, dass die in Umfangsrichtung verlaufende Ölnut in den höher belasteten Bereich lediglich hineinragt und damit im Wesentlichen außerhalb des höher belasteten Bereichs angeordnet ist, kann eine besonders große und unterbrechungsfreie Lauffläche in dem höher belasteten Bereich insbesondere zum Anlaufen des Lagerzapfens bereitgestellt werden, wodurch eine Verringerung einer Tragfähigkeit und/oder eine Verschlechterung von Stabilisierungseigenschaften der Gleitlagerung verhindert werden kann.
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Unter einem „axialen Randbereich” soll insbesondere ein sich, ausgehend von einer ring- oder teilringförmigen Stirnwand der Lagerschale in Richtung Mittelpunkt der Lagerschale, axial erstreckender Bereich verstanden werden, wobei eine axiale Erstreckung des Randbereichs vorzugsweise maximal 5%, vorteilhaft maximal 10% und besonders vorteilhaft maximal 15% einer gesamten axialen Erstreckung der Lagerschale beträgt. Die Begriffe „radial” und „axial” sind auf eine Drehachse des Lagerzapfens bezogen, so dass der Ausdruck „axial” eine Richtung bezeichnet, die auf der Drehachse oder parallel zu dieser verläuft. Ferner bezeichnet der Ausdruck „radial” eine Richtung, die senkrecht zur Drehachse verläuft. Unter einer „Ölnut, die zu einer Umgebung hin offen angeordnet ist” soll insbesondere eine Ölnut verstanden werden, die strömungstechnisch mit der unmittelbaren Umgebung der Gleitlagerung, vorzugsweise der Lagerschale, verbunden ist, wodurch die Ölnut vorteilhaft ein Öl aus der Umgebung aufnehmen kann, beispielsweise aufgrund eines Ölnebels und/oder aufgrund von Ölspritzer. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell ausgelegt, ausgestattet und/oder angeordnet verstanden werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die in Umfangsrichtung verlaufende Ölnut zumindest ein in den höher belasteten Bereich hineinragendes Nutende aufweist, das verjüngend ausgebildet ist, wodurch das Schmier- und/oder Kühlöl besonders vorteilhaft an den Kontaktbereich herangeführt werden kann. Die Ölnut weist vorzugsweise in zumindest einem Schnitt das zumindest eine verjüngende Nutende auf. Der Schnitt verläuft dabei vorteilhaft parallel zur Haupterstreckungsrichtung der Ölnut und/oder senkrecht zu einer Drehachse des Lagerzapfens.
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Um Herstellkosten zu sparen wird ferner vorgeschlagen, dass die Lagerschale eine den schwach belasteten Bereich ausbildende erste Schalenhälfte und eine den höher belasteten Bereich ausbildende zweite Schalenhälfte, die das zumindest eine Nutende umfasst, aufweist, wodurch das Hineinragen in den höher belasteten Bereich der Ölnut konstruktiv einfach realisiert werden kann.
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Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die in Umfangsrichtung verlaufende Ölnut sichelförmig ausgebildet ist, wodurch das Schmier- und/oder Kühlöl besonders effektiv in den Kontaktbereich geführt werden kann. Die Ölnut ist vorzugsweise in dem zumindest einen Schnitt sichelförmig ausgebildet.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei zeigen:
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1 eine Gleitlagerung in einem Querschnitt,
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2 einen vergrößerten Ausschnitt der Gleitlagerung in dem Querschnitt,
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3 die Gleitlagerung in einem Längsschnitt,
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4 eine alternative Gleitlagerung in einem Längsschnitt und
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5 einen vergrößerten Ausschnitt der alternativen Gleitlagerung in dem Längsschnitt.
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Die 1 bis 3 zeigen eine Gleitlagerung in einem Kraftfahrzeug. Die Gleitlagerung lagert in diesem Ausführungsbeispiel eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs. Sie lagert die Kurbelwelle drehbar in einem Kurbelwellengehäuse 24a der Brennkraftmaschine. Die Gleitlagerung weist einen Lagerzapfen 10a und eine den Lagerzapfen 10a teilweise umgebende Lagerschale 11a auf. Der Lagerzapfen 10a ist einstückig mit der Kurbelwelle ausgebildet. Die Kurbelwelle bildet somit den Lagerzapfen 10a, der in der Lagerschale 11a drehbar aufgenommen ist. Der Lagerzapfen 10a weist eine Drehachse 25a auf. Die Lagerschale 11a ist radial zwischen dem Lagerzapfen 10a und dem Kurbelwellengehäuse 24 angeordnet. Sie ist fest mit dem Kurbelwellengehäuse 24 verbunden. Die Lagerschale 11a ist zweiteilig ausgebildet. Sie weist eine erste Schalenhälfte 30a und eine zweite Schalenhälfte 31a auf. Die Schalenhälften 30a, 31a sind einen Zylinder bildend miteinander verbunden. Grundsätzlich kann die Lagerschale 11a auch einstückig mit dem Kurbelwellengehäuse 24 ausgebildet sein.
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Zur Schmierung und Kühlung der Gleitlagerung weist die Lagerschale 11a eine dem Lagerzapfen 10a zugewandte Ölnut 13a auf, die in Umfangsrichtung 12a verläuft. Die Ölnut 13a verläuft in Umfangsrichtung 12a lediglich teilweise um einen Umfang der Lagerschale 11a. Die Ölnut 13a verläuft um die Drehachse 25a des Lagerzapfens 10a.
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Die Ölnut 13a ist zur Aufnahme und zur Führung eines Schmier- und Kühlöls radial zwischen dem Lagerzapfen 10a und der Lagerschale 11a vorgesehen. Die Ölnut 13a stellt dabei ein Ölrückhaltevolumen bereit, das das Schmier- und Kühlöl vorm Abfließen zurückhält, beispielsweise wenn die Brennkraftmaschine deaktiviert ist. Dadurch ist die Ölnut 13a bei stehendem Lagerzapfen 10a und damit bei stehender Brennkraftmaschine mit dem Schmier- und Kühlöl vorgefüllt, wodurch beim Aktivieren der Brennkraftmaschine und damit beim anlaufendem Lagerzapfen 10a sofort Schmier- und Kühlöl zur Schmierung und Kühlung zur Verfügung steht.
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Die Lagerschale 11a weist einen schwach belasteten Bereich 27a und einen im Vergleich zu dem schwach belasteten Bereich 27a höher belasteten Bereich 14a auf. In dem höher belasteten Bereich 14a kontaktiert der stillstehende Lagerzapfen 10a die Lagerschale 11a direkt. Der stillstehende Lagerzapfen 10a stützt sich aufgrund einer Schwerkraft in dem höher belasteten Bereich 14a an der Lagerschale 11a ab. Entlang einer Schwerkraftrichtung ist der höher belastete Bereich 14a unter dem Lagerzapfen 10a und der schwach belastete Bereich 27a über dem Lagerzapfen 10a angeordnet. Dabei bildet die erste Schalenhälfte 30a den schwach belasteten Bereich 27a und die zweite Schalenhälfte 31a den höher belasteten Bereich 14a aus.
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Die Ölnut 13a ist im Wesentlichen außerhalb des höher belasteten Bereichs 14a angeordnet. Sie ist im Wesentlichen in dem schwach belasteten Bereich 27a der Lagerschale 11a angeordnet. Dabei ragt die in Umfangsrichtung 12a verlaufende Ölnut 13a aus dem schwach belasteten Bereich 27a in den höher belasteten Bereich 14a hinein. Die Lagerschale 11a ist somit in den höher belasteten Bereich 14a, an dem sich der stehende Lagerzapfen 10a abstützt, und in den schwach belasteten Bereich 27a, der bezüglich der Schwerkraftrichtung oberhalb des höheren Bereichs 14a angeordnet ist, unterteilt. In einem Querschnitt durch die Ölnut 13a, der senkrecht zur Drehachse 25a des Lagerzapfens 10a orientiert ist, weist die Lagerschale 11a einen ölnutaufweisenden Umfangsbereich und einen ölnutfreien Umfangsbereich auf. Dabei kontaktiert der stehende Lagerzapfen 10a die Lagerschale 11a lediglich in dem ölnutfreien Umfangsbereich. Der anlaufende Lagerzapfen 10a belastet die Lagerschale 11a hauptsächlich in dem höher belasteten Bereich 14a. Der Querschnitt senkrecht zur Drehachse 25a durch die in die Umfangsrichtung 12a verlaufende Ölnut 13a ist in den 1 und 2 dargestellt.
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Die in Umfangsrichtung 12a verlaufende Ölnut 13a weist zwei sich verjüngende Nutenden 15a, 16a auf, die jeweils in den höher belasteten Bereich 14a hineinragen. Die sich verjüngenden Nutenden 15a, 16a der Ölnut 13a sind jeweils einem Hauptbelastungsbereich 32a des höher belasteten Bereichs 14a zugewandt. Dabei ist die in Umfangsrichtung 12a verlaufende Ölnut 13a gänzlich außerhalb des Hauptbelastungsbereichs 32a angeordnet. Die zweite Schalenhälfte 31a weist die beiden sich verjüngenden Nutenden 15a, 16a auf. Die in Umfangsrichtung 12a gerichtete Ölnut 13a ist somit in die erste Schalenhälfte 30a und in die zweite Schalenhälfte 31a eingebracht. Die Nutenden 15a, 16a bilden eine sichelförmige Ölnut 13a aus, die aus dem schwach belasteten Bereich 27a in Umfangsrichtung 12a beidseitig verjüngend in den höher belasteten Bereich 14a hineinragt. Die Ölnut 13a ist in dem Querschnitt senkrecht zur Drehachse 25a sichelförmig ausgebildet.
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Zur Versorgung der Ölnut 13a mit dem Schmier- und Kühlöl ist die Ölnut 13a strömungstechnisch an ein Schmier- und Kühlmittelsystem des Kraftfahrzeugs angebunden. Dazu weist das Kurbelwellengehäuse 24a einen Ölkanal 26a auf, der strömungstechnisch mit der Ölnut 13a verbunden ist. Der Ölkanal 26a verbindet die Ölnut 13a strömungstechnisch mit dem Schmier- und Kühlmittelsystem des Kraftfahrzeugs. Dabei mündet der Ölkanal 26a außerhalb des höher belasteten Bereichs 14a in die Ölnut 13a. Er ist in dem schwach belasteten Bereich 27a strömungstechnisch mit der Ölnut 13a verbunden. Die erste Schalenhälfte 30a weist somit eine Ölzuführungsöffnung 33a auf, die die Ölnut 13a mit dem Ölkanal 26a strömungstechnisch verbindet.
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Die Lagerschale 11a weist weiter zwei axiale Randbereiche 17a, 18a auf. Die in Umfangsrichtung 12a verlaufende Ölnut 13a ist dabei axial zwischen den Randbereichen 17a, 18a angeordnet. Die Ölnut 13a ist axial mittig angeordnet. Zusätzlich zur in Umfangsrichtung 12a verlaufenden Ölnut 13a weist die Lagerschale 11a zwei jeweils an einem Randbereich 17a, 18a angeordnete Ölnuten 19a, 20a auf. Die in dem jeweiligen Randbereich 17a, 18a angeordneten Ölnuten 19a, 20a sind dazu vorgesehen, ein Schmier- und Kühlöl radial zwischen dem Lagerzapfen 10a und der Lagerschale 11a aufzunehmen. Die in dem jeweiligen Randbereich 17a, 18a angeordneten Ölnuten 19a, 20a sind dem Lagerzapfen 10a zugewandt.
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Die in dem jeweiligen Randbereich 17a, 18a angeordneten Ölnuten 19a, 20a sind jeweils zu einer Umgebung 21a, 22a hin offen angeordnet. Sie sind jeweils mit der jeweiligen Umgebung 21a, 22a strömungstechnisch verbunden, wodurch sie jeweils ein Schmier- und Kühlöl aus der Umgebung 21a, 22a, beispielsweise spritzendes Schmier- und Kühlöl, aufnehmen. Aufgrund eines Kapillareffekts zwischen der Lagerschale 11a und dem sich bewegenden Lagerzapfen 10a bewegt sich das von den in den jeweiligen Randbereichen 17a, 18a angeordneten Ölnuten 19a, 20a aufgenommene Schmier- und Kühlöl selbstständig in den höher belasteten Bereich 14a. Die in dem jeweiligen Randbereich 17a, 18a angeordnete Ölnuten 19a, 20a bilden ebenfalls jeweils ein Ölrückhaltevolumen aus.
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Die in dem jeweiligen Randbereich 17a, 18a angeordneten Ölnuten 19a, 20a sind in dem höher belasteten Bereich 14a angeordnet. Sie sind von axial außen in die Lagerschale 11a eingebracht. Dabei weist lediglich die zweite Schalenhälfte 31a die in dem jeweiligen Randbereich 17a, 18a angeordneten Ölnuten 19a, 20a auf. Die Ölnuten 19a, 20a sind axial seitlich angeordnet. Die Ölnuten 19a, 20a sind dabei als Vertiefungen ausgebildet, die axial in Richtung des höher belasteten Bereichs 14a verlaufen. Sie bilden Öltaschen aus, die zur Aufnahme des Schmier- und Kühlöls aus der Umgebung 21a, 22a vorgesehen sind. Die in dem jeweiligen Randbereich 17a, 18a angeordneten Ölnuten 19a, 20a sind in der 3 dargestellt. In der 3 ist dabei ein Längsschnitt durch die Ölnuten 13a, 19a, 20a dargestellt, der entlang der Drehachse 25a des Lagerzapfens 10a verläuft. Der Längsschnitt verläuft entlang Schnittlinien AA gemäß 1.
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Grundsätzlich können die in dem jeweiligen Randbereich 17a, 18a angeordneten Ölnuten 19a, 20a auch analog zu der Ölnut 13a in die Umfangsrichtung 12a verlaufen. Dabei verlaufen die Ölnuten 19a, 20a außerhalb des schwach belasteten Bereichs 27a und damit lediglich in dem höher belasteten Bereich 14a. Es ist aber grundsätzlich denkbar, dass die in dem jeweiligen Randbereich 17a, 18a angeordneten Ölnuten 19a, 20a außerhalb des höher belasteten Bereichs 14a oder in dem schwach belasteten Bereich 27a und dem höher belasteten Bereich 14a angeordnet sind. Weiter ist es grundsätzlich denkbar, dass auf die in Umfangsrichtung 12a verlaufende Ölnut 13a oder auf zumindest eine der in dem Randbereich 17a, 18a angeordneten Ölnuten 19a, 20a verzichtet wird. Es ist also grundsätzlich denkbar, dass die Gleitlagerung lediglich die in Umfangsrichtung 12a verlaufende Ölnut 13a oder lediglich die in dem jeweiligen Randbereich 17a, 18a angeordneten Ölnuten 19a, 20a aufweist.
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In den 4 und 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleichbezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Figuren und/oder die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels der 1 bis 3 verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 3 durch den Buchstaben b in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der 4 und 5 ersetzt.
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Die 4 und 5 zeigen eine alternativ ausgebildete Gleitlagerung in einem Kraftfahrzeug, mit einem Lagerzapfen 10b und einer teilweise den Lagerzapfen 10b umgebenden Lagerschale 11b, die einen schwach belasteten Bereich und einen im Vergleich zu dem schwach belasteten Bereich höher belasteten Bereich, sowie zwei axiale Randbereiche 17b, 18b aufweist.
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Im Unterschied zum vorherigen Ausführungsbeispiel verbindet die Gleitlagerung einen Kolben 28b und ein Pleuel 29b einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs drehbar miteinander. Der Lagerzapfen 10b ist einstückig mit einem Kolbenbolzen ausgebildet und die Lagerschale 11b ist fest mit dem Pleuel 29b verbunden. Dabei weist die Lagerschale 11b zwei axiale Randbereiche 17b, 18b auf, in denen jeweils eine zu einer Umgebung 23b hin offene Ölnut 19b, 20b angeordnet ist. Die in dem jeweiligen Randbereich 17b, 18b angeordneten Ölnuten 19b, 20b nehmen dabei ein Kühlöl auf, das zur Kühlung des Kolbens 28b von unten auf einen Kolbenboden gespritzt wird. Aufgrund eines Kapillareffekts zwischen der Lagerschale 11b und dem sich bewegenden Lagerzapfen 10b bewegt sich das von den in den jeweiligen Randbereichen 17b, 18b angeordneten Ölnuten 19b, 20b aufgenommene Schmier- und Kühlöl selbstständig in axialer Richtung und gelangt dadurch zwischen den Lagerzapfen 10b und die Lagerschale 11b.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Lagerzapfen
- 11
- Lagerschale
- 12
- Umfangsrichtung
- 13
- Ölnut
- 14
- Bereich
- 15
- Nutende
- 16
- Nutende
- 17
- Randbereich
- 18
- Randbereich
- 19
- Ölnut
- 20
- Ölnut
- 21
- Umgebung
- 22
- Umgebung
- 23
- Umgebung
- 24
- Kurbelwellengehäuse
- 25
- Drehachse
- 26
- Ölkanal
- 27
- Bereich
- 28
- Kolben
- 29
- Pleuel
- 30
- Schalenhälfte
- 31
- Schalenhälfte
- 32
- Hauptbelastungsbereich
- 33
- Ölzuführungsöffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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