DE102013106755A1 - Gleitstein für eine Kurbelschlaufen-Hubkolbenmaschine - Google Patents

Gleitstein für eine Kurbelschlaufen-Hubkolbenmaschine Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gleitstein für eine Kurbelschlaufen-Hubkolbenmaschine aufweisend einen Grundkörper (1) mit einer Aufnahmeöffnung (3) zum Zusammenwirken mit einem Kurbelzapfen einer Kurbelwelle und Seitenflächen (5), die im Betrieb Gleitbahnen einer Kurbelschlaufe zugewandt sind, wobei von der Aufnahmeöffnung (3) für den Kurbelzapfen zu den Seitenflächen (5) hin im Betrieb eine Versorgung mit unter Druck stehendem Schmierstoff vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Grundkörper (1) Gleitplatten (6) im Bereich der den Gleitbahnen der Kurbelschlaufe zugewandten Seitenflächen (5) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitplatten bezüglich des Grundkörpers (1) schwimmend gelagert sind und zwischen den Gleitplatten (6) und den Seitenflächen (5) ein Spalt (9) vorhanden ist, der im Betrieb der Kurbelschlaufen-Hubkolbenmaschine zumindest teilweise schmiersroffgefüllt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Gleitstein für eine Kurbelschlaufen-Hubkolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der US 4,013,048 ist ein Kurbelschlaufenmotor mit einem Gleitstein, der in einer Kurbelschlaufe verschieblich gelagert ist bekannt. Der Gleitstein besitzt Gleitseiten, die mit einer Gleitbahn der Kurbelschlaufe zusammenwirken. Die Gleitseiten weisen eine rillenartige Kanalstruktur auf, wobei Drucköl führende Kanäle zur Befüllung der Rillen mit Öl vorgesehen sind.
  • Aus der JP 2004 293320A ist ein Mehrzylinderkompressor in Kurbelschlaufenbauart bekannt. Bei diesem Kompressor, der sich insbesondere durch einen sehr kurzen Hub auszeichnet sind Gleitbahnen in der Kurbelschlaufe federnd gelagert. Die Ölzuführung für die Gleitpaarung an Kurbelbahnen/Gleitstein erfolgt über die Kurbelschlaufe. Eine derartige Ölversorgung dieser Gleitpaarung ist umständlich und zumindest für Hubkolbenmaschinen in Kurbelschlaufenbauart, die als Verbrennungsmotor arbeiten ungeeignet. Des Weiteren ist eine derartige Druckölversorgung, wie sie in der JP 2004 293320A offenbart ist, für Hubkolbenmaschinen mit einem längeren Hub ungeeignet.
  • Aus der WO02/27143A1 ist ein Gleitstein für eine Hubkolbenmaschine in der Bauart einer Kurbelschlaufenmaschine bekannt, bei dem über Druckölkanäle die Gleitpaarung zwischen dem Gleitstein und der Gleitbahn der Kurbelschlaufe vom Gleitstein her mit Drucköl versorgt wird. Ein derartiger gattungsgemäßer Gleitstein hat sich bewährt, jedoch kommen insbesondere im Dauerbetrieb durch dynamische Kippprozesse des Gleitsteins innerhalb der Kurbelschlaufe noch unerwünschte Verschleißerscheinungen auf der Gleitseite des Gleitsteins und/oder der Gleitbahn der Kurbelschlaufe auftreten.
  • Aus der DE 3218339A1 ist eine Kurbelschlaufenanordnung für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der Gleitbahnen einer Kurbelschlaufe durch separat eingelegte Gleitplatten gebildet sind.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gleitstein für eine Kurbelschlaufen-Hubkolbenmaschine anzugeben, bei den Verschleißerscheinungen an einer Gleitpaarung zwischen Gleitstein und einer Gleitbahn der Kurbelschlaufe weiter minimiert sind. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gleitstein anzugeben, welcher in der Lage ist, Toleranzen, die in der Parallelität von Gleitbahnen der Kurbelschlaufe auftreten, möglichst ausgleichen zu können, ohne den Verschleiß zu erhöhen.
  • Diese Aufgaben werden mit einem Gleitstein mit den Merkmalen des Anspruchs 1 in ihrer Gesamtheit gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es zur Lösung der technischen Aufgabe zielführend ist, dem Gleitstein bezüglich diesen schwimmend gelagerte Gleitplatten zuzuordnen, damit zum einen zwischen dem Gleitsteingrundkörper und den Gleitplatten ein Schmierstoffpolster und zum anderen zwischen den Gleitplatten und der Gleitbahn der Kurbelschlaufe ein Schmierstofffilm ausgebildet ist. Die Erfindung geht somit erstmals den Weg, zwischen dem Gleitsteingrundkörper und der Kurbelschlaufe durch Zwischenschaltung einer Gleitplatte einen doppelten Schmierstofffilm bzw. ein doppeltes Schmierstoffpolster vorzusehen. Dabei ist das eine Schmierstoffpolster, welches sich zwischen der Gleitplatte und der Gleitbahn der Kurbelschlaufe ausbildet durch die oszillierende Bewegung der Gleitplatte relativ zur Gleitbahn der Kurbelschlaufe ein sich dynamisch ausbildender Schmierstofffilm. Das Schmierstoffpolster, welches sich zwischen der Gleitplatte und dem Grundkörper des Gleitsteins ausbildet ist dabei ein sich aufgrund von statischem Schmierstoffdruck einer Schmierstoffpumpe der Kurbelschlaufen-Hubkolbenmaschine ausbildendes Schmierstoffpolster. Die Gleitplatte ist in einer Gleitrichtung bezüglich des Gleitsteingrundkörpers fixiert und bewegt sich somit mit dem Gleitsteingrundkörper mit. Senkrecht zu einer Gleitrichtung, insbesondere senkrecht auf die Gleitbahn der dazugehörigen Kurbelschlaufe bzw. senkrecht zu einer Gleitseite der Gleitplatte, die der Gleitbahn der Kurbelschlaufe zugewandt ist, ist die Gleitplatte schwimmend relativ zum Grundkörper des Gleitsteins gelagert. Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen, gelingt es, zum einen den Verschleiß zwischen der Gleitplatte und der Gleitbahn der Kurbelschlaufe zu minimieren. Zum anderen gelingt nach Art eines hydraulischen Spielausgleiches, den das Schmierstoffpolster zwischen der Gleitplatte und dem Grundkörper des Gleitsteins bewirkt, ein wirksamer Toleranzausgleich von gegebenenfalls vorhandenen Toleranzen zwischen gegenüberliegenden Gleitbahnen einer Kurbelschlaufe. Durch diese erfindungsgemäße Einbettung der Gleitplatten in zwei unterschiedliche Schmierstofffilme bzw. Schmierstoffpolster, das heißt durch die Einbettung in ein statisches Schmierstoffpolster zwischen dem Grundkörper und der Gleitplatte und einen dynamischen Schmierstofffilm zwischen Gleitplatte und der Kurbelschlaufe gelingt es, den Verschleiß auch bei den zwingend vorhandenen Kippbewegungen des Gleitsteins relativ zur Kurbelschlaufe insbesondere in den randlichen Endbreichen der Gleitplatte (gesehen in Gleitrichtung) zu minimieren.
  • Als Schmierstoff kommen insbesondere Öle oder z.B. bei zu schmierenden Teilen aus keramischen Werkstoffen auch Wasser oder Wasser-Öl-Emulsionen in Betracht. Auch können Festkörperschmierstoffe wie MoS2 bevorzugt zusammen mit einem Fluid zum Einsatz kommen. Je nach der Materialbeschaffenheit der zu schmierenden Partner können also alle geeigneten Arten von Fluiden eingesetzt werden.
  • Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist den Spalt zwischen der Gleitplatte und dem Grundkörper des Gleitsteins zumindest teilweise randlich umgebend eine Barriere zum Behindern des Schmierstoffaustritts aus dem Spalt vorgesehen. Hierdurch gelingt es, den Schmierstoffaustritt aus dem statischen Schmierstoffpolster zwischen der Gleitplatte und dem Grundkörper des Gleitsteins gezielt zu beeinflussen. Insbesondere ist dies dafür wesentlich, dass kein unkontrollierter Schmierstoffdruckabfall in der gesamten Kurbelschlaufen-Hubkolbenmaschine stattfindet.
  • Beispielsweise kann die Barriere zumindest ein Steg sein, der sich von der zumindest einen Gleitplatte den Spalt überdeckend wegstreckt. Oder sie kann ein Steg sein, der sich vom Grundkörper des Gleitsteins den Spalt überdeckend wegerstreckt. Die Barriere kann voll umfänglich vorhanden sein und wirkt somit nach Art einer Labyrinthdichtung für gegebenenfalls aus dem statischen Schmierstoffpolster austretenden Schmierstoff, wodurch der Schmierstoffaustritt wirksam behindert ist und sichergestellt ist, dass zwischen dem Gleitsteingrundkörper und der Gleitplatte ein ausreichendes Schmierstoffpolster vorhanden ist.
  • In einer bevorzugten Art und Weise wird die Barriere auch dazu benutzt, die zumindest eine Gleitbahn in einer Gleitrichtung bezüglich des Grundkörpers formschlüssig zu halten.
  • Ist die Gleitplatte bezüglich des Gleitsteingrundkörpers mittels Stegen gehaltert, so gelingt es, die Gleitplatte in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene der Gleitplatte der Kurbelschlaufe bezüglich des Grundkörpers schwimmend zu lagern, sodass sichergestellt ist, dass sich sowohl zwischen dem Grundkörper und der Gleitplatte ein statisches Schmierstoffpolster wie auch zwischen der Gleitplatte und der korrespondierenden Gleitbahn einer Kurbelschlaufe ein dynamisches Schmierstoffpolster (Schmierstofffilm) bilden kann.
  • Zur Sicherstellung der Schmierstoffversorgung des Spaltes zwischen der Gleitplatte und dem Grundkörper weist der Grundkörper zumindest einen im Betrieb unter Druck stehenden Schmierstoff führenden Kanal auf, damit mit dem Spalt kommuniziert.
  • Zur Weiterleitung des über den Kanal in den Spalt eingebrachten Schmierstoffs kann die Gleitplatte zweckmäßiger Weise zumindest eine Schmierstoffdurchführungsöffnung aufweisen, durch die im Betrieb Schmierstoff in einem zweiten Spalt zwischen der Gleitbahn der Kurbelschlaufe und der Gleitplatte leitbar ist. Somit kann mittels einer zentralen Schmierstoffversorgung des Gleitsteins über den Kurbelzapfen einer Kurbelwelle sowohl das Schmierstoffpolster zwischen der Gleitplatte und dem Gleitsteingrundkörper wie auch der Schmierstofffilm zwischen der Gleitplatte und der Gleitbahn der Kurbelschlaufe mit ausreichend Schmierstoff versorgt werden. Dabei kann beispielsweise eine Schmierstoffdurchführungsöffnung mit dem Kanal fluchten, sodass Schmierstoff direkt aus dem Kanal durch die Schmierstoffdurchführungsöffnung in den zweiten Spalt zwischen der Gleitplatte und der Gleitbahn der Kurbelschlaufe gelangen kann. Zu dem können neben dem oben erwähnten Kanal, der mit der Schmierstoffdurchführungsöffnung fluchtet weitere Kanäle im Grundkörper des Gleitsteins vorhanden sein, die Schmierstoff in den ersten Spalt zwischen dem Gleitsteingrundkörper und der Gleitplatte zum Aufbau des statischen Schmierstoffpolster fördern.
  • Um im dynamischen Schmierstofffilm zwischen der Gleitplatte und der Gleitbahn der Kurbelschlaufe eine ausreichende Schmierstoffmenge zur Verbesserung der Notlaufeigenschaften zur Verfügung zu stellen, ist es zweckmäßig, in einer in Betrieb der Kurbelschlaufe zugewandte Gleitseite der Gleitplatte zur Ausbildung von Schmierstofftaschen eine Vielzahl von Vertiefungen vorzusehen.
  • Die Vertiefungen können beispielsweise kalottenförmig oder bzw. runde Mulden sein und eine Tiefe von ca. 0,05 bis 0,1 mm aufweisen. Es ist zweckmäßig, den Flächenanteil der Vertiefungen nicht größer als 50%, bevorzugt 20%–40%, der Grundfläche der Gleitseite zu wählen.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Vertiefungen in einer Längsrichtung der Gleitplatte linienförmig anzuordnen. Die Notlaufeigenschaften können insbesondere auch dadurch verbessert werden, dass die aus den Vertiefungen gebildeten Linien zur Gleitrichtung einen Winkel α einschließen, wobei der Winkel α zweckmäßiger Weise 3° bis 20°, insbesondere zwischen 5° bis 15° beträgt.
  • Ebenso wie das Vorsehen von Vertiefungen hat sich bewährt, die Gleitseite der Gleitplatte mit einer Vielzahl von noppenartigen Erhöhungen zu versehen, die in einer Längsrichtung der Gleitplatte linienförmig angeordnet sind. Auch die Linien, die durch die Erhöhungen gebildet werden, können einen Winkel α zur Gleitrichtung einschließen, der wie oben erwähnt zwischen 3° und 20°, insbesondere zwischen 5° und 15° betragen kann. Der tragende Flächenanteil der Erhöhungen beträgt dabei mindestens 50%, bevorzugt 60%–80% der Fläche der Gleitseite.
  • Hierbei hat es sich auch bewährt, benachbarte Linien von Vertiefungen oder Erhöhungen zueinander versetzt anzuordnen.
  • In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung können zur formschlüssigen Festlegung der Gleitplatten relativ zum Grundkörper stirnseitig Haltestege vorgesehen sein, sodass die Gleitplatte zwangsweise mit dem Grundkörper des Gleitsteins mitbewegt wird. Gleichwohl können auch Stifte oder andere geeignete Befestigungsmittel vorgesehen sein, die einerseits ein Mitbewegen der Gleitplatte mit dem Grundkörper des Gleitsteins sicherstellen und andererseits eine schwimmende Lagerung senkrecht zur Ebene der Gleitplatte bzw. der Gleitbahn ermöglichen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
  • 1: eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleitsteins in perspektivischer Ansicht, bei dem eine Gleitplatte am Grundkörper des Gleitsteins montiert (schwimmend gelagert ist);
  • 2: den Grundkörper und die Gleitplatte des Gleitsteins gemäß 2 in demontiertem Zustand;
  • 3: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleitsteins in perspektivischer Ansicht und
  • 4: eine Draufsicht auf eine Gleitseite einer Gleitplatte in schematischer vergrößerter Ansicht (Ausschnitt).
  • Im Rahmen der Figurenbeschreibung wird beispielhaft davon ausgegangen, dass als Schmierstoff ein öl zum Einsatz kommt. Gleichwohl sind die Ausführungsbeispiele nicht auf Öl als Schmierstoff begrenzt. Vielmehr können – wie weiter oben erläutert – alle geeigneten Schmierstoffe zum Einsatz kommen.
  • Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleitsteins (1) besitzt einen Grundkörper 1, der im Ausführungsbeispiel aus einer ersten Grundkörperhälfte 1’ und einer zweiten Grundkörperhälfte 2’ besteht. Der Grundkörper 1 weißt eine Aufnahmeöffnung 3 für einen Kurbelzapfen einer Kurbelwelle einer Kurbelschlaufen-Hubkolbenmaschine auf. Im Inneren der Aufnahmeöffnung 3 sind zumindest ein, bevorzugt mehrere Kanäle 4 vorgesehen, die mit einer in Betrieb einer Gleitbahn (nicht gezeigt) einer Kurbelschlaufe (nicht gezeigt) zugewandten Seitenfläche 5 korrespondieren und an dieser austreten. Den Seitenflächen 5 des Grundkörpers 1 sind jeweils Gleitplatten 6 zugeordnet, die bezüglich einer Gleitrichtung 7 bezüglich des Grundkörpers 1 formschlüssig mit dem Grundkörper 1 verbunden sind und in einer Richtung senkrecht zur Gleitrichtung 7 (Doppelpfeilrichtung 8) insbesondere senkrecht zu Ebene des Gleitplatte 6 bezüglich des Grundkörpers 1 schwimmend, das heißt verschieblich gelagert sind. Hierdurch bilden jeweils eine Gleitplatte 6 und der Grundkörper 1 zwischen sich einen ersten Spalt 9 aus. Der erste Spalt 9 dient dazu, Raum für ein erstes Ölpolster (statisches Ölpolster) für Drucköl, welches über die Kanäle 4 in den Spalt 9 gelangt zur Verfügung zu stellen. Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist der Spalt 9 von Längskanten der Gleitplatte 6 mittels Stegen 10, die in taschenförmigen Ausnehmungen 11 des Grundkörpers 1 angeordnet sind gegen seitlichen Ölaustritt zumindest teilweise abgedeckt. Der Steg 10 bzw. die Stege 10 bilden somit für Drucköl, welches sich im ersten Spalt 9 befindet eine Barriere. Die Gleitplatte 6 weißt eine Öldurchgangsöffnung 12 auf, durch die Drucköl, welche sich im ersten Spalt 9 befindet oder über die Kanäle 4, soweit sie mit der Öldurchgangsöffnung 12 fluchten auf eine Gleitseite 13 der Gleitplatten 6 gelangt. Die Gleitseiten 13 der Gleitplatten 6 sind in Betrieb der Kurbelschlaufen-Hubkolbenmaschine einer Gleitbahn (nicht gezeigt) der Kurbelschlaufe (nicht gezeigt) zugewandt. Zwischen den Gleitseiten 13 und der korrespondierenden Gleitbahn der Kurbelschlaufe findet in Gleitrichtung 7 die Relativbewegung zwischen dem Gleitstein und der Kurbelschlaufe statt. Zwischen der Gleitseite 13 und der Gleitbahn der Kurbelschlaufe bildet sich somit aufgrund der Relativgeschwindigkeit dieser beiden Gleitpartner zueinander ein dynamischer Ölfilm aus, der im zweiten Spalt zwischen der Gleitplatte 6 und der Gleitbahn der Kurbelschlaufe angeordnet ist.
  • Zur Aufnahme der Stege 10 (2) der Gleitplatte 6 besitzt der Grundkörper 1 taschenförmige Ausnehmungen 11. Die taschenförmigen Ausnehmungen 11 sind hinsichtlich ihrer Abmessungen derart beschaffen, dass die Stege 10 in Gleitrichtung 7 spielfrei oder nahezu spielfrei in den taschenförmigen Ausnehmungen sitzen und sich mit Stegkanten 10a an korrespondierenden Kanten 11a der taschenförmigen Ausnehmung abstützen. In der Doppelpfeilrichtung 8 sind die Stege 10 gleitend in den taschenförmigen Ausnehmungen 11 geführt, sodass sich durch Aufbau eines Öldrucks bewirkt wird, dass Drucköl durch zumindest einen Kanal 4 in den Spalt 9 zwischen der Gleitplatte 6 und dem Grundkörper 1 des Gleitsteins gelangt.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleitsteins gemäß 3 besitzt der Grundkörper 1 Stege 10 die in entsprechende Ausnehmungen 14 der Gleitplatte 6 eingreifen. Die Stege 10 des Grundkörpers wirken bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls als Barriere für einen Ölfilm, bzw. des sich im ersten Spalt 9 zwischen der Gleitplatte 6 und dem Grundkörper 1 befindlichen Drucköls. Das Drucköl gelangt wie beim ersten Ausführungsbeispiel über eine Vielzahl von Kanälen 4 in den Spalt 9. Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 korrespondiert der mittlere Kanal 4 mit der Öldurchführungsöffnung 12 der Gleitplatte 6, sodass sichergestellt ist, dass Drucköl in den zweiten Spalt zwischen der Gleitseite 13 der Gleitplatte 6 und der Gleitbahn (nicht dargstellt) einer Kurbelschlaufe (nicht dargestellt) gelangen kann. Auf der Gleitseite 13, die der Kurbelschlaufe zugewandt ist, befinden sich kalottenartige Vertiefungen 15 oder im Wesentlichen punktförmige Erhöhungen 15, welche entlang einer Linie 16 angeordnet sind. Die Linie 16 kann gegenüber einer Gleitrichtung 7 einen Winkel α einschließen. Zweckmäßiger Weise weisen zwei benachbarte Linien 7 bzw. deren Erhöhungen 15 oder Vertiefungen 15 zu einander einen Versatz a auf. Der Winkel α kann zweckmäßiger Weise zwischen 3° und 20°, insbesondere 5° und 15° betragen. Hierdurch wird sicher gestellt, dass in Gleitrichtung 7 aufeinander folgende Vertiefungen/Erhöhungen 15 in Gleitrichtung 7 gesehen ebenfalls einen kleinen Versatz aufweisen, wodurch die Öltaschen- bzw. Ölpolsterbildungen für den Notlaufbetrieb verbessert ist. Bei einem genügend großen Spiel oder beispielsweise bei genügend zähem Öl kann es selbstverständlich auch ausreichen, die kalottenförmigen Vertiefungen/punktförmigen Erhöhungen 15, die in einer Linie 16 angeordnet sind auch parallel zur Gleitrichtung 7 anzuordnen.
  • Bei einer besonderen Ausführungsform der Gleitplatten 6 besitzt die Gleitseite Erhöhungen 15, welche in der Gleitrichtung 7 in Reihen angeordnet sind. Jeweils zwei benachbarte Reihen R1 und R2 sind in Gleitrichtung 7 gesehen zueinander versetzt angeordnet. Zwischen den Erhöhungen 15 sind Vertiefungen 15a angeordnet, wobei jeweils zwei in einer Gleitplattenquerrichtung 17 fluchtend benachbart zueinander angeordneten Erhöhungen 15 und jeweils zwei in einer der Reihen R1 oder R2 in der Gleitrichtung 7 fluchtend benachbart angeordneten Erhöhungen 15 einen Bereich B der Gleitseite 13 der Gleitplatten 6 umgrenzt, in dessen Zentrum Z die maximale Vertiefung 15a relativ zu den Erhöhungen 15 angeordnet ist. Im Beispiel gemäß 4 ist der Bereich in etwa rautenförmig. Das Tiefenmaß zwischen dem Zenit einer Erhöhung 15 und dem tiefsten Punkt einer Vertiefung 15a beträgt 0,05 mm bis 0,1 mm.
  • Der Durchmesser der Erhöhungen an deren höchstem Punkt (d) beträgt in etwa 2 mm bis 3 mm, insbesondere 2,5 mm. Die Abstände A zweier Noppen einer Reihe R1 oder R2 betragen bevorzugt etwa 2 mm. Der Abstand B zweier benachbarten Reihen R1 und R2 zueinander beträgt, bevorzugt etwa 1,5 mm bis 2,2 mm, insbesondere 2,0 mm. Eine Oberflächenstruktur, wie sie in der 4 dargestellt ist, kann beispielsweise durch spanabhebende Bearbeitung, was jedoch relativ aufwändig ist, erreicht werden. Für größere Stückzahlen, beispielsweise in einer Serienfertigung bietet sich bei den angegebenen Maßen und Tiefen der Eindrückungen gegebenenfalls das Prägen oder anderweitiges Kaltumformen an. Eine derartige Oberfläche der Gleitseite der Gleitplatten 6 hat sich als besonders standfest und widerstandsfähig auch bei Kaltlaufbedingungen erwiesen.
  • Beim erfindungsgemäßen Gleitstein ist es besonderem Vorteil, dass durch das Vorsehen zweier Ölpolster, das heißt eines ersten Ölpolsters (statisches Ölpolster) im ersten Spalt 9 zwischen der Gleitplatte 6 und dem Grundkörper 1 des Gleitsteins und ein sich in Betrieb dynamisch aufbauendes Ölpolster zwischen der Gleitseite 13 und der Gleitbahn einer Kurbelschlaufe, Verschleiß, der durch Kippbewegungen des Gleitsteins in Betrieb verursacht wird, verhindert werden kann. Insbesondere betrifft dies stirnseitige Endbereiche der Gleitplatten 6, welche in 3 schematisch mit dem Großbuchstaben A und B dargestellt sind. Dies wird derzeit dadurch erklärt, dass das statische Ölpolster, welches sich im ersten Spalt 9 ausbildet wie ein hydraulischer Spielausgleich funktioniert und je nach Belastung, insbesondere je nach randlicher Belastung der Gleitplatte 6 in gewissem Maße nachgeben kann, sodass eine Festkörperreibung in diesen Bereich zwischen Gleitplatte 6 und der Kurbelschlaufe (nicht gezeigt) zuverlässig verhindert werden kann. Das Ölaustrittsverhalten aus dem Spalt 9 in Betrieb kann erfindungsgemäß durch das Vorsehen von Barrieren, die den Spalt 9 umfänglich zumindest teilweise abdeckend eingestellt oder vorbestimmt werden. Es hat sich bislang als zweckmäßig erwiesen, im Bereich der Verschleißbereiche A, B auf randlich angeordnete Barrieren (Stege 10) zu verzichten, sodass gerade dort aufgrund von Kippbewegungen als Ölpolster im Spalt 9 sich relativ schnell hinsichtlich seiner Dicke anpassen kann. Dies gelingt beispielsweise dadurch, dass die Stege 10 in diesen Bereichen A und B ganz weggelassen werden oder beispielsweise nur von geringer Höhe sind oder sich nur über Teilbereiche erstrecken, sodass zwischen den Stegen vorhanden sind über die das Öl aus dem Spalt 9 entweichen kann.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Grundkörper
    1’
    Grundkörperhälfte
    2’
    zweite Grundkörperhälfte
    3
    Aufnahmeöffnung
    4
    Kanäle
    5
    Seitenfläche
    6
    Gleitplatten
    7
    Gleitrichtung
    8
    Doppelpfeilrichtung
    9
    Spalt
    10
    Stege (Barriere)
    11
    taschenförmige Ausnehmung
    12
    Öldurchgangsöffnung
    13
    Gleitseite
    14
    Ausnehmungen
    15
    Erhöhungen
    15a
    Vertiefungen
    16
    Linie
    α
    Winkel
    R1
    Reihe
    R2
    Reihe
    A
    Bereich
    B
    Bereich
    Z
    Zentrum
    d
    höchster Punkt der Erhöhungen
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 4013048 [0002]
    • JP 2004293320 A [0003, 0003]
    • WO 02/27143 A1 [0004]
    • DE 3218339 A1 [0005]

Claims (18)

  1. Gleitstein für eine Kurbelschlaufen-Hubkolbenmaschine aufweisend einen Grundkörper (1) mit einer Aufnahmeöffnung (3) zum Zusammenwirken mit einem Kurbelzapfen einer Kurbelwelle und Seitenflächen (5), die im Betrieb Gleitbahnen einer Kurbelschlaufe zugewandt sind, wobei von der Aufnahmeöffnung (3) für den Kurbelzapfen zu den Seitenflächen (5) hin im Betrieb eine Versorgung mit unter Druck stehendem Schmierstoff vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Grundkörper (1) Gleitplatten (6) im Bereich der den Gleitbahnen der Kurbelschlaufe zugewandten Seitenflächen (5) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitplatten bezüglich des Grundkörpers (1) schwimmend gelagert sind und zwischen den Gleitplatten (6) und den Seitenflächen (5) ein Spalt (9) vorhanden ist, der im Betrieb der Kurbelschlaufen-Hubkolbenmaschine zumindest teilweise schmiersroffgefüllt ist.
  2. Gleitstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Spalt (9) zumindest teilweise randlich umgebend eine Barriere (10) zum behindern des Schmierstoffaustritts aus dem Spalt (9) vorgesehen ist.
  3. Gleitstein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriere (10) zumindest ein Steg (10) ist, der sich von der zumindest einer Gleitplatte (6) den Spalt (9) überdeckend wegerstreckt.
  4. Gleitstein nach Anspruch einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriere (10) zumindest ein Steg (10) ist, der sich vom Grundkörper (1) den Spalt (9) überdeckend wegerstreckt.
  5. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriere (10), die zumindest eine Gleitplatte (6) in einer Gleitrichtung (7) bezüglich des Grundkörpers (1) formschlüssig festlegt/hält.
  6. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitplatte (6) senkrecht zu einer Ebene der Gleitplatte (6) bezüglich des Grundkörpers (1) verschieblich, d. h. schwimmend gelagert ist.
  7. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) zumindest einen im Betrieb unter Druck stehenden Schmierstoff führenden Kanal (4) aufweist, der mit dem Spalt (9) kommuniziert.
  8. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitplatte (6) zumindest eine Durchführungsöffnung (12) aufweist, durch die im Betrieb Schmierstoff zu einem Gleitspalt zwischen der Gleitbahn der Kurbelschlaufe und der Gleitplatte (6) leitbar ist.
  9. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmierstoffdurchführungsöffnung (12) mit dem Kanal (4) fluchtet.
  10. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Betrieb der Kurbelschlaufe zugewandte Gleitseite (13) der Gleitplatte (6) zur Ausbildung von Schmierstofftaschen eine Vielzahl von Vertiefungen (15) aufweist.
  11. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen kalottenförmig sind und eine Tiefe von 0,05 mm bis 0,1 mm aufweisen.
  12. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (15) in einer Längsrichtung der Gleitplatte (6) linienförmig angeordnet sind.
  13. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Vertiefungen (15) gebildeten Linien zur Gleitrichtung (7) einen Winkel (α) einschließen, wobei der Winkel (α) 3° bis 20°, insbesondere 5° bis 15° beträgt.
  14. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitseite (13) eine Vielzahl von noppenartigen Erhöhungen (15) aufweist, die in der Längsrichtung der Gleitplatte (6) linienförmig angeordnet sind.
  15. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Linien von Vertiefungen (15) oder Erhöhungen (15) versetzt angeordnet sind.
  16. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriere Stege (10) sind, die sich vom Grundkörper (1) den Spalt (9) zumindest teilweise überdeckend wegerstrecken.
  17. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur formschlüssigen Festlegung der Gleitplatte (6), relativ zum Grundkörper (1) stirnseitig Haltestege (10) vorgesehen sind.
  18. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (10) der Gleitplatte (6) in taschenartige Ausnehmungen (11) des Grundkörpers (1) eingreifen.
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