-
Die Erfindung betrifft ein geteiltes Lager eines Bauelements, insbesondere einer Pleuelstange einer Verbrennungskraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen geteilten Lagers gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 6.
-
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Konzepte zur Herstellung von getrennten Lagern bekannt. Zum Einsatz in zumeist hoch belasteten Bauelementen sind solche Lager üblicherweise in zwei, eine Lageröffnung begrenzende Lagersegmente an jeweiligen Bruchstellen voneinander unterteilt und mittels wenigstens eines jeweiligen Verbindungselementes, insbesondere in Form eines entsprechenden Schraubelements, miteinander verbunden.
-
Ein derartiges Lager ist beispielsweise bereits aus der
DE 10 2005 012 839 A1 als bekannt zu entnehmen und umfasst zwei, eine Lageröffnung begrenzende Lagersegmente, welche an jeweiligen Bruchstellen voneinander unterteilt und mittels eines jeweiligen Schraubelementes miteinander verbunden sind. Die Lagersegmente bilden dabei an der der Lageröffnung zugewandeten Seite die Lagerflächen, welche auch als Laufflächen bezeichnet werden. Um besonders hohe Querkräfte aufzunehmen, wird die Topographie der Bruchstellen mittels wenigstens einer schrägen Bohrung, welche die Teilungsebene wenigstens in einem Punkt schneidet, gezielt beeinflusst.
-
Ein Verfahren zum Herstellen eines geteilten Lagers ist auch aus der
US 005 974 663 A als bekannt zu entnehmen. Die Trennung des Lagers wird dabei beispielsweise durch das Eintreiben eines keilförmigen Objekts in eine geteilte Hülse, die in einer Lageröffnung eines zu teilenden Lagers angeordnet ist, erreicht. Solch ein Verfahren wird auch Bruchtrennung genannt. Die vorgesehenen Bruchstellen können dabei beispielsweise durch einen Laser vorbehandelt werden, um die Trennfläche zu beeinflussen.
-
Die Reibung und die Lebensdauer einer Lagerung, insbesondere einer Wälzlagerung, wird wesentlich durch ein in die Lagerfläche ragenden Versatz reduziert. Die Lebensdauer wird dabei bereits bei einem Versatz von wenigen Mikrometern merklich reduziert. Versuche haben gezeigt, dass bei den bekannten geteilten Lagern und der Anwendung bekannter Herstellungsverfahren, trotz einer recht genauen Positionierung der Lagersegmente über die Bruchstellen, solch ein Versatz häufig auftreten kann und die Lebensdauer des Lagers dann wesentlich reduziert ist und/oder die Reibung im Lager erhöht.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein geteiltes Lager sowie ein Herstellverfahren eines solchen Lagers zu schaffen, mittels welchem eine wesentlich höhere Lebensdauer des Lagers erzielt werden kann.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein geteiltes Lager mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Des Weiteren wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
-
Um ein geteiltes Lager der Eingangs genannten Art zu schaffen, dessen durchschnittliche Lebensdauer deutlich gesteigert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass an wenigstens einer der Bruchstellen der Lagersegmente ein Passelement vorgesehen ist. Durch dieses Passelement sind die jeweiligen Lagersegmente des Lagers genauer zueinander positionierbar als allein über die Bruchstellen, so dass der durchschnittliche Versatz der Lagersegmente, der in die Lagerfläche hineinragt, erheblich reduziert werden kann. Gerade die Reduzierung dieses Versatzes erhöht die durchschnittliche Lebensdauer der geteilten Lager aufgrund der verminderten Reibung erheblich. Durch das jeweilige Passelement kann zudem eine sogenannte Setzung reduziert werden, welche bislang zwischen den Lagerelementen im Betrieb des Lagers entstehen konnte, indem sich die Bruchstellen der Lagersegmente infolge der kontinuierlichen Kraftbeaufschlagung plastisch verformten.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist an beiden Bruchstellen der Lagersegmente ein jeweiliges Passelement vorgesehen. Dadurch sind die beiden Lagersegmente an ihren beiden jeweiligen Bruchstellen passgenau zueinander ausgerichtet, so dass insgesamt eine versatzreduzierte Lauffläche geschaffen ist.
-
Ferner kann vorgesehen werden, dass das jeweilige Verbindungselement auf der der Lageröffnung zugewandten Seite und das jeweilige Passelement auf der der Lageröffnung abgewandten Seite der entsprechenden Bruchstelle angeordnet ist. Im Wesentlichen wirken von der Lageröffnung jeweilige Kräfte auf das geteilte Lager, zum Beispiel bewirkt durch eine darin gelagerte Pleuelstange einer Verbrennungskraftmaschine. Durch die vorher beschriebene Anordnung sind die das Lager zusammenhaltenden Verbindungselemente, beispielsweise Schraubelemente, besonders nahe an der Lageröffnung angeordnet. Damit kann eine Belastung der Verbindungselemente reduziert werden, da ein Hebelarm der wirkenden Kräfte verkürzt ist beziehungsweise ein Dreh- und oder Torsionsmoment verkleinert ist. Damit ist insbesondere eine Verwendung von leichteren und/oder kostengünstigeren Verbindungselementen möglich.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das jeweilige Passelement als in eine zugeordnete Passbohrung eingebrachter Passstift ausgebildet. Passbohrung und Passstifte sind besonders kostengünstige Passelemente, welche als Normteile beschaffbar sind.
-
Als weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das jeweilige Verbindungselement gleichzeitig als Passelement, insbesondere als Passschraube, ausgebildet ist. Dadurch ist eine noch genauere Positionierung der Lagersegmente zueinander möglich, was vorteilhaft für die Lebensdauer sein kann. Zusätzlich ist es möglich, das zumindest teilweise die jeweilige Bohrung für das jeweilige Verbindungselement mit der gleichen Maschine und oder dem gleichen Werkzeug wie eine jeweilige Bohrung für ein jeweiliges Passelement eingebracht werden, gegebenenfalls in einem gemeinsamen Fertigungsschritt.
-
Die vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Lager beschriebenen Vorteile gelten in ebensolcher Weise für das Verfahren gemäß Patentanspruch 6. In diesem Zusammenhang zeichnet sich das Verfahren des Weiteren dadurch aus, dass sich der Fertigungsaufwand, der durch das Einbringen des Passelementes hinzu kommt, durch eine einfachere Positionierung und Montage der beiden Lagersegmente zumindest erheblich kompensiert werden kann.
-
Im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann des Weiteren vorgesehen werden, dass wenigstens ein Passelement vor einer weiteren Bearbeitung der Lageröffnung an dem Lager angeordnet wird. Dadurch ist eine besonders genaue Positionierung mit geringem Versatz der Lagersegmente zueinander nach der Bearbeitung möglich. Weiterhin kann ein noch nach dem Anziehen der Verbindungselemente eventuell bestehender Versatz und gegebenenfalls in die Lagerflächen ragende Partikel durch die weitere Bearbeitung der Lageröffnung beseitigt werden. Die Passelemente erlauben dann, dass bei einem anschließenden Wiederverbinden der Lagersegmente, zum Beispiel bei der Montage in einer Verbrennungskraftmaschine, im Wesentlichen kein neuer Versatz entsteht.
-
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der einzigen Zeichnung.
-
Diese zeigt in der Figur ein geteiltes Lager eines Bauelements in Form einer Pleuelstange einer Verbrennungskraftmaschine, mit zwei, eine Lageröffnung begrenzenden Lagersegmenten, welche an jeweiligen Bruchstellen voneinander unterteilt und mittels eines jeweiligen Verbindungselementes, insbesondere eines jeweiligen Schraubelementes, miteinander verbunden sind, wobei an einer der Bruchstellen der Lagersegmente ein Passelement vorgesehen ist.
-
Die Figur zeigt in einer schematischen Schnittansicht ein geteiltes Lager 10, auch gecracktes Bauteil genannt, für ein Bauelement. Bei diesem Bauelement handelt es sich vorliegend um eine Pleuelstange einer Verbrennungskraftmaschine. Das Lager 10 umfasst ein oberes Lagersegment 12 und ein unteres Lagersegment 14, welche an zwei Bruchstellen 16, 18 voneinander unterteilt sind. Die zwei Lagersegmente 12, 14 begrenzen eine Lageröffnung 20 und sind über ein Verbindungselement 24 miteinander verbunden. Die der Lageröffnung 20 zugewandten Seiten der Lagersegmente 12, 14 bilden dabei eine Lagerfläche 22, welche als Lauffläche für einen zugeordneten Hubzapfen einer nicht dargestellten Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine dient.
-
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Verbindungselement 24 um ein Schraubelement. Auf der der Lageröffnung 20 abgewandten Seite der Lagersegmente 12, 14 ist neben dem Verbindungselement 24 ein Passelement 26 angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform wird das Passelement 26 aus einem Passstift 28 und einer Passbohrung 30 gebildet.
-
Durch den beispielhaft gezeigten Aufbau können die Lagersegmente 12, 14 genauer zueinander positioniert werden als das allein über die Bruchstellen 16, 18 möglich ist. Diese Erleichterung der Positionierung wird auch als Vorzentrierung bezeichnet. Dadurch kann ein Versatz, der in die Lagerfläche 22 an den Bruchstellen 16 und 18 hineinragt, reduziert sein, was die Lebensdauer des geteilten Lagers 10 erhöhen und eine Reibung reduzieren kann. Eine sogenannte Lebensdauerminderung des geteilten Lagers 10, bewirkt durch einen Versatz in der Lagerfläche 22, kann also verhindert werden.
-
Durch die besonders einfache Positionierung der Lagersegmente 12, 14 mittels des Passelements 26 ist eine Montage besonders einfach möglich, was den erhöhten Fertigungsaufwand durch das Einbringen des Passelements 26 zumindest erheblich kompensieren kann. Dadurch, dass das Verbindungselement 24 auf der der Lageröffnung 20 zugewandten Seite und das Passelement 26 auf der der Lageröffnung 20 abgewandten Seite der Bruchstelle 18 angeordnet ist, kann ein Hebelarm der auf das geteilte Lager 10 über die Lageröffnung 20 wirkenden Kräfte und damit auch ein Dreh- und/oder Torsionsmomente reduziert werden. Damit kann eine Belastung des Verbindungselements 24 reduziert werden, wodurch weniger aufwendige, leichtere und/oder besonders kostengünstige Verbindungselement 24 verwendet werden können, beispielsweise besonders dünne Schrauben geringer Festigkeit.
-
Das Lager 10 wird im vorliegenden Fall folgendermaßen hergestellt: Zunächst wird in ein einteiliges Lagerelement, hier ein Schmiedeteil, die Lageröffnung 20 mit der entsprechenden Lagerfläche 22 eingebracht. Anschließend werden an der vorgesehenen Position, welche beispielsweise durch entsprechende Kerben oder dergleichen bestimmt sind, die Bruchstellen 16, 18 erzeugt, indem die beiden Lagersegmente 12, 14 auseinander gebrochen werden.
-
In einem weiteren Schritt werden die beiden Lagersegmente 12, 14 an den jeweiligen Bruchstellen 16, 18 wieder zusammengesetzt und über jeweils wenigstens ein Verbindungselement 24, im vorliegenden Fall ein Schraubelement, miteinander verbunden. Im vorliegenden Fall ist nur eines der beiden Verbindungselemente 24 gezeigt.
-
Nach der Bruchtrennung der beiden Lagersegmente 12, 14 – und vorzugsweise auch nach dem Verbinden der Lagersegmente 12, 14 mittels der Verbindungelemente 24 – wird eine Passbohrung 30 an der Bruchstelle 18, abgewandt von der Lageröffnung 20, neben dem Verbindungselement 24 eingebracht. In dieser Passbohrung 30 wird ein Passstift 28 eingesetzt wird um das Passelement 26 zu bilden. Anschließend wird die Lagerfläche 22 nachbearbeitet, um eventuell noch bestehenden Versatz an den Bruchstellen 16, 18 zu reduzieren und gegebenenfalls in die Lagerfläche 22 ragende Partikel zu beseitigen.
-
Im letzten Schritt des beschriebenen Herstellungsverfahrens des geteilten Lagers 10 wird zunächst das Verbindungselement 24 gelöst und das Lager 10 in die beiden Lagersegmente 12, 14 zerlegt. Anschließend kann es dann, wobei die beiden Lagersegmente 12, 14 über das Passelement 26 zueinander ausgerichtet werden, besonders passgenau an dem zugeordneten Zapfen einer nicht dargestellten Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine montiert werden.
-
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
-
- DE 102005012839 A1 [0003]
- US 005974663 A [0004]
