DE102014211471A1 - Gleitlager für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gleitlager (2), bei welchem es sich insbesondere um ein Kurbelwellenlager für eine Brennkraftmaschine handeln kann. Das Gleitlager (2) umfasst wenigstens eine Lagerschale (8, 9), welche einen kreisringförmigen oder kreisringabschnittsförmigen Basiskörper (10, 11) besitzt. Eine Innenseite (12) des Basiskörpers (10, 11) ist dazu ausgebildet, um mit einer äußeren Mantelfläche einer gegen die Lagerschale (8, 9) abstützbaren Welle (3) zumindest teilweise in Berührung zu stehen. Erfindungsgemäß ist auf einer der Innenseite (12) abgewandten Außenseite (13) des Basiskörpers (10, 11) wenigstens bereichsweise ein Dämmmittel (14) angeordnet, welches entweder aus Email oder alternativ oder in Ergänzung aus Keramik gebildet ist. Weiterhin ist die Erfindung auf eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Gleitlager (2) sowie ein entsprechend ausgestattetes Fahrzeug gerichtet.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleitlager für eine Brennkraftmaschine, insbesondere ein Kurbelwellenlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Gleitlager bezeichnen im Geräte- oder Maschinenbau eine Bauart von Lagern, wie sie allgemein zum Führen gegeneinander beweglicher Bauteile Verwendung finden. Bei dieser Art weisen das lagernde Bauteil und das darin gelagerte Bauteil einen direkten, zumeist flächigen Kontakt zueinander auf. Hierdurch ist die Übertragung hoher Kräfte ermöglicht. Im Unterschied zu Wälz- oder Rollenlagern besitzen Gleitlager folglich einen größeren Kontaktbereich, wodurch deren Gleitreibung entsprechend erhöht ist. Der sich hieraus ergebende Widerstand (Reibung) kann beispielsweise durch eine geeignete Paarung der verwendeten Materialien (Festkörperreibung) und/oder durch die Realisierung einer Schmierung (Flüssigkeitsreibung) reduziert werden.
• In Brennkraftmaschinen wird insbesondere deren Kurbelwelle regelmäßig über derartige Gleitlager rotierbar gelagert. Diese sind hierfür bevorzugt mehrteilig aufgebaut, wobei sie sich zumeist aus zwei Lagerhälften in Form von im Querschnitt halbkreisförmigen Lagerschalen zusammensetzen. Besagte Lagerschalen sind dazu ausgebildet, um die Kurbelwelle im Bereich ihrer Drehachse zumindest abschnittsweise stützend zu umgreifen. Dabei werden Kurbelwellen in der Regel sowohl endseitig als auch zwischen ihren mit je einem Hubzapfen verbundenen Kurbelwangen innerhalb des Motorblocks gelagert.
• Während einer Rotation der so gelagerten Kurbelwelle wird ein Teil der Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt und geht somit verloren. Um eine dennoch möglichst verlustfreie und langlebige Lagerung zu ermöglichen, können Gleitlager bevorzugt mit einer umlaufenden Vollschmierung betrieben werden. Hierzu wird beispielsweise als Schmiermittel eingesetztes Öl im Betrieb unter Druck gesetzt und zwischen die sich berührenden Flächen des lagernden und gelagerten Teiles gepresst. Auf diese Weise werden deren Kontaktflächen gegen die aufzunehmende Kraft voneinander getrennt, so dass sich ein Ölfilm zwischen diesen ausbildet.
• Da die Viskosität des Öles auch von dessen Temperatur abhängig ist, wird insbesondere in der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine eine rasche Erwärmung des Ölfilmes innerhalb der Gleitlager angestrebt. Auf diese Weise lässt sich die Lagerreibung schnellstmöglich reduzieren, was – neben einem reduzierten Verschleiß – zu einer vorteilhaften Reduzierung des Kraftstoffverbrauches führt. Als wesentliche Kriterien für die jeweilige Temperatur des Ölfilmes sind folgende zu nennen:
• – Wärmeabgabe der laufenden Brennkraftmaschine an das Öl vor dessen Eintritt in das Gleitlager,
• – Wärmeabgabe aufgrund der Reibung innerhalb des Gleitlagers und
• – Wärmeübertragung aus dem Gleitlager heraus hin zu kühleren Strukturen der Brennkraftmaschine.
• Im Stand der Technik sind Maßnahmen und Ausgestaltungen bekannt, welche sich in diesem Zusammenhang mit der Temperatur des Öles vor dessen Eintritt in das Gleitlager beschäftigen. Um dessen Wärme zu erhalten oder gar zu steigern, werden mitunter gegen thermische Verluste gedämmte zuführende Ölkanäle oder der Einsatz von Öl-Kühlmittel-Abgas Wärmetauschern vorgeschlagen. Weitere Ansätze sehen die Integration von Wärmeleitern oder aktiven Wärmequellen im Bereich der Gleitlager vor.
• Derartige Anordnungen gestalten sich in der Praxis als insgesamt aufwendig und zumeist kostenintensiv. Insbesondere aktive Wärmequellen treiben dabei den Kraftstoffverbrauch in die Höhe. Insgesamt bieten die bisherigen im Stand der Technik hierzu bekannten Ausgestaltungen und Maßnahmen daher durchaus noch Raum für Verbesserungen.
• Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gleitlager, insbesondere ein Kurbelwellenlager dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Temperatur des Schmiermittels in seinem Inneren insgesamt erhöht ist und insbesondere in der Aufwärmphase einer damit ausgestatteten Brennkraftmaschine rascher ansteigt.
• Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Gleitlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.
• Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
• Gemäß der Erfindung wird nachfolgend ein Gleitlager aufgezeigt, welches insbesondere innerhalb einer Brennkraftmaschine angeordnet werden kann und dort insbesondere als Kurbelwellenlager einsetzbar ist.
• Hiernach umfasst das Gleitlager wenigstens eine Lagerschale. Bevorzugt kann das Gleitlager zwei Lagerschalen aufweisen. Die Lagerschale besitzt einen kreisringförmigen Basiskörper. Bei der bevorzugten Ausgestaltung mit wenigstens zwei Lagerschalen kann deren jeweiliger Basiskörper eine entsprechend kreisringabschnittsförmige Form besitzen. Ungeachtet seiner Anzahl weist der Basiskörper eine Innenseite auf, welche dazu ausgebildet ist, um gegen diese eine Welle, insbesondere eine Kurbelwelle zumindest abschnittsweise und/oder teilweise zu lagern. Hierzu kann die gegen die Lagerschale abstützbare Welle mit ihrer äußeren Mantelfläche zumindest teilweise mit der Innenseite des Basiskörpers in Berührung stehen.
• Erfindungsgemäß weist der Basiskörper eine seiner Innenseite abgewandte Außenseite auf, wobei auf der Außenseite wenigstens bereichsweise ein Dämmmittel angeordnet ist. Dabei kann das Dämmmittel aus Email gebildet sein oder zumindest Email umfassen. Alternativ oder in Ergänzung hierzu kann das Dämmmittel aus Keramik gebildet sein oder zumindest Keramik umfassen.
• Als Dämmmittel wird im Rahmen der Erfindung ein solches verstanden, welches geeignet ist, den Durchgang von Wärme aus dem im Gleitlager befindlichen Schmiermittel hin zu kühleren Bereichen hin zu reduzieren. Das Dämmmittel weist demnach eine gute Wärmedämmeigenschaft, also eine schlechte oder niedrige Wärmeleitfähigkeit auf. Insofern dient besagtes Dämmmittel dabei primär dem Schutz vor Wärmeverlust und somit der Abkühlung des bevorzugt als Schmiermittel verwendeten Öles innerhalb des Gleitlagers.
• Der sich hieraus ergebende Vorteil liegt darin, dass die Wärmeübertragung des beispielsweise als Gleitfilm vorliegenden Schmiermittels über die Lagerschale/n reduziert ist. Auf diese Weise kann die Temperatur innerhalb des Gleitlagers insgesamt erhöht werden. Ursächlich hierfür ist die erfindungsgemäße Anordnung des Dämmmittels auf der Außenseite des Basiskörpers der Lagerschale/n. Dabei bildet das Dämmmittel eine Art Hülle in Umfangsrichtung um das Gleitlager herum, so dass dieses vor etwaigem Wärmeverlust geschützt ist.
• Mit anderen Worten kann das Dämmmittel bevorzugt da angeordnet sein, wo dass Gleitlager beispielsweise einen zur Wärmeleitung geeigneten Kontakt, insbesondere einen flächigen Kontakt zu umliegenden Bereichen aufweist. Im Ergebnis wird hierdurch die vorhandene Lagerreibung signifikant reduziert. Dies ist insbesondere in der Aufwärmphase einer so ausgestalteten Brennkraftmaschine vorteilhaft, da auf diese Weise ein deutlich rascherer Anstieg der Temperatur des Gleitfilmes erreichbar ist.
• Wie zuvor erläutert kann das Dämmmittel gemäß der ersten alternativen Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes aus Email gebildet sein oder weiterhin alternativ zumindest Email umfassen. Besagtes Email kann in der Regel über ein geeignetes Beschichtungsverfahren auf die Außenseite oder zumindest auf Teilbereiche der Außenseite des Basiskörpers angeordnet werden.
• Der besondere Vorteil bei der Verwendung von Email liegt in dessen mechanischen Belastbarkeit und gleichzeitig der Unempfindlichkeit gegenüber hohen Temperaturen, sowie der guten Wärmedämmeigenschaften, also der schlechten Wärmeleitung.
• Bevorzugt kann das Email zunächst in Form eines Schlickers aufgebracht und durch dessen anschließende Erhitzung (Sintern) ausgebildet sein. Zuvor kann der Schlicker auch zunächst getrocknet werden, bevor das Email ausgebildet wird. Als Schlicker oder Email-Schlicker wird im Sinne der Erfindung die Ausgangsbasis für das anzuordnende Dämmmittel in Form von Email verstanden. Hierbei kann es sich bevorzugt um eine Masse in Form eines Mineralgemisches handeln, welches in einer flüssigen, breiigen bis zähflüssigen Konsistenz vorliegt und in geeigneter Weise auf den oder die aufgerauten Teile des Kopfbereiches aufgetragen wird.
• Zur Ausbildung des Dämmmittels aus Email kann der zuvor auf den Basiskörper aufgebrachte Email-Schlicker bei einer Temperatur von 800°C bis 900°C, beispielsweise 840°C für 10 bis 20 Minuten erhitzt werden, beispielsweise in einem geeigneten Ofen. So kann der Basiskörper auf eine konstante Glühtemperatur gebracht werden, wobei der Email-Schlicker aufschmilzt und sich mit der Oberfläche des Basiskörpers verbindet. Hierdurch kann ein etwaiges Ablösen oder Abplatzen der Email-Beschichtung sicher ausgeschlossen werden. In vorteilhafter Weise kann das Erhitzen unter Einsatz eines Schutzgases erfolgen. Durch die Erhitzung unter Schutzgas kann in diesem Temperaturbereich die Bildung von Zunder- und Anlaufschichten wirksam verhindert werden. Alternativ oder in Ergänzung hierzu kann das Erhitzen mittels einer oder mehrerer Induktionsspulen durchgeführt werden.
• Vor dem Auftrag des Schlickers kann die Außenseite des Basiskörpers der Lagerschale/n zunächst zumindest bereichsweise aufgeraut werden. Das Aufrauen dient der Vergrößerung der Oberfläche des Basiskörpers, wodurch sich eine verbesserte Haftung erzielen lässt. Hierfür kann beispielsweise Korundstrahlen verwendet werden, um die Oberfläche des Basiskörpers entsprechend zu aktivieren. In jedem Fall dient die Oberflächenbehandlung des Basiskörpers dazu, den Verbund zwischen Beschichtung/-en und Basiskörper zu verbessern.
• Für den Auftrag ist beispielsweise ein Kontaktverfahren oder ein kontaktloses Verfahren in Bezug auf den Einsatz eines Auftragsmittels denkbar. So kann der Email-Schlicker beispielsweise unter Zuhilfenahme einer Auftragsrolle oder eines Auftragspinsels aufgetragen werden. Weiterhin kann der Auftrag beispielsweise durch Sprühen, insbesondere durch Airless-Sprühen erfolgen. Gegebenenfalls ist auch ein zumindest teilweises Eintauchen des Basiskörpers in den Email-Schlicker denkbar.
• In Bezug auf die mögliche Zusammensetzung des Emails kann dieses sich beispielsweise aus wenigstens einem glasbildenden Oxid nebst wenigstens einem weiteren Bestandteil und bedarfsweise zusätzlich aus mindestens einem Trübungsmittel zusammensetzen. Wesentlich ist jedoch, wenn das Dämmmittel, also z. B. die Email-Beschichtung so zusammengesetzt ist, dass dieses eine gute Wärmedämmeigenschaft aufweist.
• Bei der möglichen Gruppe an glasbildenden Oxiden kann es sich beispielsweise um wenigstens eines der folgenden handeln:
• – Siliciumdioxid (SiO₂)
• – Bortrioxid (B₂O₃)
• – Natriumoxid (Na₂O)
• – Kaliumoxid (K₂O)
• – Aluminiumoxid (Al₂O₃).
• Selbstverständlich ist diese Aufzählung nicht abschließend, so dass auch weitere glasbildende Oxide denkbar sind.
• In Bezug auf den wenigstens einen weiteren Bestandteil kann dieser beispielsweise aus folgender Gruppe stammen:
• – Borax
• – Feldspat
• – Quarz
• – Fluorid
• – Soda
• – Natriumnitrat.
• Auch hierbei gilt, dass diese Aufzählung nicht abschließend ist, so dass auch weitere Bestandteile denkbar sind.
• Was die bedarfsweise Zugabe mindestens eines Trübungsmittels angeht, kann dieses beispielsweise aus der Gruppe Molybdän (Mo) ausgewählt sein, wobei es sich ebenfalls um keine abschließende Aufzählung handelt, so dass auch andere Trübungsmittel wie beispielsweise Zinnoxid oder Titansilikat denkbar sind.
• Bei der erfindungsgemäßen Beschichtung mit Email zur Ausbildung des Dämmmittels kann es sich bevorzugt um ein Schmelzgemisch handeln. Bei der Emailtemperatur schmelzen die glasbildenden Oxide zu einer Glasschmelze zusammen. Grundemails weisen ca. 23–34 Gew% (Gewichtsprozente) Borax, 28–52 Gew% Feldspat, 5–20 Gew% Quarz, ca. 5 Gew% Fluorid, sowie als Rest Soda und Natriumnitrat auf. Zusätzlich können Trübungsmittel vorhanden sein.
• Weiterhin können auch keramische Pigmente wie z. B. Eisenoxide, Chromoxide und Spinelle enthalten sein.
• Um die Haftung auf dem zumeist metallischen Untergrund des Basiskörpers zu verbessern, kann das erfindungsgemäße Dämmmittel aus Email beispielsweise auch wenigstens ein Oxid der nachfolgenden Gruppe enthalten:
• – Cobaltoxid
• – Manganoxid
• – Nickeloxid.
• Die genannten Stoffe werden in bevorzugter Ausgestaltung fein gemahlen und geschmolzen. Die Schmelze wird abgeschreckt, also bevorzugt in Wasser gegeben, wobei die so entstehende körnige glasartige Fritte im sich anschließenden Schritt wieder fein gemahlen wird. Beim dem Mahlvorgang werden beispielsweise 30 % bis 40 % Wasser zusammen mit Ton und Quarzmehl zugesetzt. Je nach Art des Emails kommen noch Trübungsstoffe und Farboxide hinzu.
• So wird ein Email-Schlicker gebildet, welcher zur besseren Mischung einige Zeit, bevorzugt einige Tage ruhen sollte, bevor der Email-Schlicker weiterverwendet würde. Grundsätzlich sind die Eigenschaften des Emails an den zuvor beschriebenen Anwendungszweck und auf den Basiskörper als Substrat selbst anzupassen. Dies obliegt dem Fachmann, welcher hierfür individuell Faktoren wie beispielsweise das Haftvermögen, die Wärmeausdehnung, etwaige Reaktionen sowie die Verarbeitbarkeit und wirtschaftliche Gesichtspunkte insgesamt berücksichtigen wird. Auch muss der Schmelzpunkt des verwendeten Email unterhalb dem des Substrats liegen, um dieses nicht beim Einsintern zu beschädigen oder gar zu zerstören.
• Das Dämmmittel auch in der Ausgestaltung als Email sollte im Sinne der Erfindung eine hohe Wärmedämmeigenschaft, also eine schlechte Wärmeleitfähigkeit aufweisen, so dass Email mit hohen Ti- sowie Zr-Oxid Gehalten zu bevorzugen sind, welche die bevorzugt hohen Wärmedämmeigenschaften, also die niedrigen Wärmeleitfähigkeiten aufweisen. Die Ti-Oxid sowie Zr-Oxidverbindungen werden in der Email natürlich auch als Trübungsmittel verwendet, wobei im Sinne der Erfindung jedoch erkannt wurde, dass mit diesen Beimengungen insbesondere ein solcher Einfluss auf die Eigenschaften des Dämmmittels genommen werden kann, dass die Wärmedämmeigenschaft erhöht, also die Wärmeleitfähigkeit reduziert werden kann, wenn Ti-Oxide und/oder Zr-Oxide mit einem Gehalt beigemischt werden, der einen Betrag oberhalb des Gehaltes als Trübungsmitteleinsatz aufweist. Günstig ist daher, wenn Ti-Oxide und/oder Zr-Oxide mit mehr als 10 Gew.% enthalten sind. Beispielsweise kann eine Beimengung von 11 bis 25 Gew% Ti-Oxid enthalten sein, wobei dann auf Zr-Oxide verzichtet werden könnte, oder ebenfalls beigemischt würden.
• Wie zuvor erläutert kann alternativ oder in Ergänzung zu der Ausgestaltung des Dämmmittels in Form von Email dieses nach der Erfindung auch zumindest bereichsweise aus Keramik gebildet sein oder zumindest Keramik mit umfassen. Besagte Keramik kann sowohl als Beschichtung als auch in Form eines separaten Teiles mit dem Basiskörper der Lagerschale/n kombiniert sein.
• Der besondere Vorteil von Keramik liegt neben dessen hohen Härte und Verschleißbeständigkeit insbesondere in dessen niedriger Wärmeleitfähigkeit. Hierdurch eignet sich Keramik in vorteilhafter Weise für die Verwendung als Dämmmittel.
• Die Ausbildung einer Beschichtung aus Keramik kann beispielsweise durch thermisches Plasmaspritzen erfolgen, bei dem keramische Pulver oder Pulvergemische in einer Plasmaflamme aufgeschmolzen und auf die Außenseite des Basiskörpers der Lagerschale/n oder Teilbereiche von diesem aufgetragen werden. Die Wahl der geeigneten Ausgangsstoffe obliegt dem Fachmann, welcher hierfür beispielsweise aus Aluminiumoxid, Titandioxid, Zirkoniumoxid oder Chromoxid wählen kann. Auch können die so zu beschichtenden Bereiche vorbehandelt sein, beispielsweise mittels Strahlen wie etwa Sand- oder Korundstrahlen. Selbstverständlich sind auch andere mechanische oder gar chemische Vorbehandlungsarten denkbar.
• Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann das Dämmmittel durch eine Beschichtung der Außenseite der Lagerschale/n gebildet sein. Alternativ hierzu kann das Dämmmittel eine solche Beschichtung umfassen, so dass die Beschichtung auch mit anderweitigen möglichen Ausgestaltungsformen des Dämmmaterials kombiniert sein kann. Insgesamt kann sich die Anordnung des Dämmmaterials grundsätzlich auf die gesamte Außenseite des Basiskörpers erstrecken oder selbstverständlich nur auf einen oder mehrere Teilbereiche.
• Durch die Ausbildungsform als Beschichtung wird ein überaus haltbares Ergebnis für das Dämmmittel erreicht. Hierdurch wird dieses als festhaftende Schicht aus einem beispielsweise zunächst formlosen Werkstoff auf den Basiskörper der Lagerschale/n aufgebracht. Die Wahl der jeweiligen Schichtstärke obliegt dem Fachmann, welcher zu deren Festlegung beispielsweise die Wahl des jeweiligen Werkstoffs und die Anforderungen an diesen bezüglich der angestrebten Wärmedämmung heranziehen wird. Selbstverständlich kann das Dämmmittel dabei aus einer einzelnen oder mehreren zusammenhängenden Schichten bestehen. Als grundsätzliche Verfahren zur Ausbildung des Dämmmittels sind beispielsweise chemische, mechanische, thermische oder thermomechanische angedacht. Auch deren jeweiliger Einsatz wird regelmäßig durch den Fachmann individuell festgelegt.
• Alternativ oder in Ergänzung zu der zuvor aufgezeigten Möglichkeit einer Beschichtung kann das Dämmmittel auch als eine gesonderte Lage ausgeführt sein. Dies meint, dass es sich bei dem Dämmmittel auch beispielsweise um ein separates Formteil handeln kann, welches erst nachträglich mit dem Basiskörper der Lagerschale/n kombiniert wird. Hierdurch kann das Dämmmittel aus einem Werkstoff gebildet sein oder einen solchen aufweisen, welcher sich beispielsweise ansonsten nicht für das Fertigungsverfahren des Beschichtens eignet.
• Die Kombination des Dämmmittels mit dem Basiskörper erlaubt dabei unterschiedliche Arten. So kann das Dämmmittel beispielsweise lose gegenüber dem Basiskörper angeordnet sein. Alternativ oder in Ergänzung kann das Dämmmittel zumindest bereichsweise mit dem Basiskörper verbunden sein. Als mögliche Verbindungen eignen sich beispielsweise formschlüssige, kraftschlüssige oder stoffschlüssige Verbindungen. Letztere können beispielsweise durch den Einsatz eines Klebemittels oder über eine Schweißung erfolgen. Grundsätzlich ist auch die Verbindung über zusätzliche Verbindungsmittel denkbar, welche sowohl lösbar als auch unlösbar sein können.
• Vor diesem Hintergrund ist die Verwendung von Email und/oder Keramik für das Dämmmittel selbstverständlich nicht auf dessen Anordnung/en in Form einer Beschichtung beschränkt. So kann besagtes Email oder Keramik sowie deren Kombination auch als separates Teil gefertigt und anschließend auf die zuvor bereits ausgeführten Arten mit dem Basiskörper der Lagerschale/n kombiniert sein.
• Die nunmehr vorgestellte Anordnung sowie Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Dämmmittels auf zumindest Teilbereichen der Außenseite des Basiskörpers der Lagerschale/n eines Gleitlagers wirkt sich insbesondere aufgrund seiner wärmedämmenden Eigenschaften überaus positiv aus. Im Ergebnis kann die Temperatur des Schmiermittels, insbesondere des Gleitfilms innerhalb des erfindungsgemäßen Gleitlagers erhöht werden, wodurch die Reibung herabgesetzt ist. Hierdurch wird neben dem Verschleiß auch der Kraftstoffverbrauch reduziert. Insbesondere in der Aufwärmphase einer so ausgestalteten Brennkraftmaschine wird ein deutlich rascherer Temperaturanstieg des Gleitfilms innerhalb des Gleitlagers erreicht, so dass auch diese zumeist kritischere Phase in Bezug auf Verschleiß und Kraftstoffverbrauch deutlich verbessert ist.
• Weiterhin ist die Erfindung auf eine Brennkraftmaschine gerichtet, welche bevorzugt in oder an einem Fahrzeug eingesetzt werden kann. Insofern kann es sich um einen Verbrennungsmotor für ein Kraftfahrzeug handeln. Besagte Brennkraftmaschine weist wenigstens ein Gleitlager auf. Bei diesem Gleitlager kann es sich in vorteilhafter Weise um ein wie zuvor aufgezeigtes Gleitlager handeln, beispielsweise für eine Welle, insbesondere Kurbelwelle.
• Das Gleitlager der Brennkraftmaschine umfasst wenigstens eine Lagerschale, welche wiederum einen kreisringförmigen oder kreisringabschnittsförmigen Basiskörper besitzt. Eine Innenseite des Basiskörpers steht dabei zumindest teilweise mit einer Welle, insbesondere Kurbelwelle in Berührung, so dass sich die Welle über ihre äußere Mantelfläche gegen die Innenseite des Basiskörpers abstützen kann.
• Erfindungsgemäß ist auf einer der Innenseite gegenüberliegenden Außenseite des Basiskörpers wenigstens bereichsweise ein Dämmmittel angeordnet, wobei das Dämmmittel entweder aus Email oder aus Keramik gebildet ist.
• Die sich hieraus ergebenden Vorteile wurden bereits im Vorfeld im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Gleitlager näher erläutert, so dass an dieser Stelle auf die vorherigen Ausführungen und Ausgestaltungen sowie Maßnahmen verwiesen wird. Diese gelten für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine und ein entsprechend ausgestaltetes Fahrzeug entsprechend.
• Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand eines in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
• 1 einen Schnitt durch einen Teil einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine,
• 2 ein erfindungsgemäßes Gleitlager der Brennkraftmaschine aus 1 in einer perspektivischen Darstellungsweise sowie
• 3 ein vergleichendes Diagramm mit der Darstellung von Reibung und Zeit in einer Brennkraftmaschine aus dem Stand der Technik und der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine aus 1.
• 1 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 1 im Schnitt zu entnehmen. Diese weist ein Gleitlager 2 auf, welches vorliegend als Kurbelwellenlager für eine Welle 3 dient. Bei der Welle 3 handelt es sich vorliegend um eine Kurbelwelle.
• Das Gleitlager 2 ist innerhalb eines Motorblocks 4 der Brennkraftmaschine 1 angeordnet, unter welchem in üblicher Weise eine Auffangwanne 5 gelegen ist. Wie zu erkennen, ist innerhalb des Motorblocks 4 schematisch ein Zuführkanal 6 angedeutet, welcher in einer fluidleitenden Verbindung mit dem Gleitlager 2 steht. Durch den Zuführkanal 6 hindurch wird im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 ein Schmiermittel zu dem Gleitlager 2 hin gefördert. Vorliegend wird als Schmiermittel Öl, insbesondere Motoröl verwendet.
• Das durch die nicht näher gezeigte Struktur der Brennkraftmaschine 1 hindurch fließende Öl erreicht den Zuführkanal 6, wobei es vor seinem Eintritt in das Gleitlager 2 eine erste Temperatur A aufweist. Diese erste Temperatur A wird im Wesentlichen durch den Kontakt des Öles mit der Struktur der Brennkraftmaschine 1 erreicht. zwischen der in eine Drehrichtung 7 rotierenden Welle 3 und dem Gleitlager 2, woraus ebenfalls eine Erwärmung B des Öles resultiert. Ursächlich hierfür ist die Tatsache, dass ein Teil der Bewegungsenergie der Welle 3 über die Reibung in Wärme umgesetzt wird.
• Insbesondere eine Wärmeübertragung C von dem Gleitlager 2 zu kühleren Teilen der Brennkraftmaschine 1 (vorliegend in Richtung der Auffangwanne 5) bewirkt bei konventionellen Ausgestaltungen des Gleitlagers 2 dessen unerwünschtes Abkühlen. Im Ergebnis wird auch die Temperatur des Öles innerhalb des Gleitlagers 2 gesenkt, was zu einem erhöhten Verschleiß und insbesondere in der Aufwärmphase der Brennkraftmaschine 1 zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch führt. Dank der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Gleitlagers 2 wird die unerwünschte Wärmeübertragung C in einfacher und effektiver Weise deutlich reduziert, wie nachfolgend gezeigt.
• 2 ist das Gleitlager 2 aus 1 zu entnehmen, welches dort der Lagerung der Kurbelwelle 3 dient. Wie zu erkennen, weist das Gleitlager 2 vorliegend zwei Lagerschalen 8, 9 auf. Jede der beiden Lagerschalen 8, 9 besitzt einen Basiskörper 10, 11, welcher jeweils für sich kreisringabschnittsförmig ausgebildet ist. In Kombination der beiden Lagerschalen 8, 9 ergibt sich eine kreisringförmige Struktur, welche die Kurbelwelle 3 aus 1 zumindest abschnittsweise und/oder bereichsweise umgreift.
• Die beiden Basiskörper 10, 11 weisen jeweils eine der hier nicht gezeigten Welle 3 zugewandte Innenseite 12 auf. Weiterhin weisen diese eine der Innenseite 12 jeweils abgewandte Außenseite 13 auf. Erfindungsgemäß ist auf der jeweiligen Außenseite 13 der beiden Basiskörper 10, 11 jeweils ein Dämmmittel 14 angeordnet oder ausgebildet. Das Dämmmittel 14 kann sowohl als Beschichtung als auch in Form einer gesonderten Lage auf der Außenseite 13 der beiden Basiskörper 10, 11 angeordnet sein. Dabei kann wenigstens eines der Dämmmittel 14 auf einem der beiden Basiskörper 10, 11 vollständig oder teilweise aus Email oder Keramik gebildet sein oder diese umfassen.
• 3 zeigt den durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Gleitlagers aus 2 im Betrieb der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 1 aus 1 möglichen positiven Effekt. Das hier dargestellte Diagramm zeigt auf seiner Ordinate die Reibung innerhalb der in Betrieb befindlichen Brennkraftmaschine 1 als Drehmoment M in Newtonmeter [Nm]. Demgegenüber zeigt die Abszisse die Zeit T des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 ab deren Kaltstart in Sekunden [s].
• Die untere Kurve x zeigt das Drehmoment M bei einer idealisierten konstanten Temperatur des Schmiermittels (Öl) innerhalb des Gleitlagers 2 von 90° C während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1. Demgegenüber veranschaulicht die obere Kurve y die übliche Reibung in Form des Drehmoments M ab dem Kaltstart der Brennkraftmaschine 1. Dabei wird von einer Anfangstemperatur des Schmiermittels bei Umgebungstemperatur von 20° C ausgegangen, welche über die Zeit auf 90° C ansteigt.
• Wie zu erkennen, zeigt die untere Kurve x eine konstant alternierende Reibung in Form des Drehmoments M innerhalb des Gleitlagers 2 über die Zeit T. Demgegenüber weist die obere Kurve y zu Beginn im Kaltstart der Brennkraftmaschine 1 eine deutlich höhere Reibung mit entsprechend höherem Drehmoment M auf, welches erst über die Zeit abnimmt, bis an einem Punkt z nach ungefähr 800 Sekunden das gleiche Drehmoment M bei beiden Kurven x, y erreicht wird. Durch das erfindungsgemäße Gleitlager 2 verschiebt sich der Punkt z in der Form, dass dieser früher als üblich erreicht wird. Auf diese Weise werden Verschleiß und Kraftstoffverbrauch reduziert.
• Bezugszeichenliste

1

Brennkraftmaschine

2

Gleitlager

3

Welle (Kurbelwelle)

4

Motorblock

5

Auffangwanne

6

Zuführkanal in 4

7

Drehrichtung von 3

8

Lagerschale von 2

9

Lagerschale von 2

10

Basiskörper von 9

11

Basiskörper von 8

12

Innenseite von 10, 11

13

Außenseite von 10, 11

14

Dämmmittel auf 13 von 10, 11

A

Temperatur

B

Erwärmung

C

Wärmeübertragung

M

Drehmoment [Nm]

T

Zeit [s]

x

Kurve

y

Kurve

z

Punkt

Claims (5)

1. Gleitlager, insbesondere Kurbelwellenlager, für eine Brennkraftmaschine (1) umfassend wenigstens eine Lagerschale (8, 9), welche einen kreisringförmigen oder kreisringabschnittsförmigen Basiskörper (10, 11) besitzt, wobei eine Innenseite (12) des Basiskörpers (10, 11) dazu ausgebildet ist, um mit einer äußeren Mantelfläche einer gegen die Lagerschale (8, 9) abstützbaren Welle (3) zumindest teilweise in Berührung zu stehen, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer der Innenseite (12) abgewandten Außenseite (13) des Basiskörpers (10, 11) wenigstens bereichsweise ein Dämmmittel (14) angeordnet ist, wobei das Dämmmittel (14) entweder aus Email oder aus Keramik gebildet ist.
2. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämmmittel (14) durch eine wenigstens bereichsweise Beschichtung der Außenseite (13) gebildet ist oder eine solche umfasst.
3. Gleitlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämmmittel (14) als eine gesonderte Lage wenigstens bereichsweise auf der Außenseite (13) angeordnet ist.
4. Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug mit wenigstens einem Gleitlager (2), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches wenigstens eine Lagerschale (8, 9) mit einem kreisringförmigen oder kreisringabschnittsförmigen Basiskörper (10, 11) umfasst, wobei eine Innenseite (12) des Basiskörpers (10, 11) mit einer äußeren Mantelfläche einer gegen die Lagerschale (8, 9) abgestützten Welle (3) zumindest teilweise in Berührung steht, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer der Innenseite (12) abgewandten Außenseite (13) des Basiskörpers (10, 11) wenigstens bereichsweise ein Dämmmittel (14) angeordnet ist, wobei das Dämmmittel (14) entweder aus Email oder aus Keramik gebildet ist.
5. Fahrzeug mit einer wenigstens ein Gleitlager (2) besitzenden Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

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