DE102016013451A1

DE102016013451A1 - Laser arrangement for mounting a crankshaft

Info

Publication number: DE102016013451A1
Application number: DE102016013451.8A
Authority: DE
Inventors: Frank Liebmann; Helmut Schaefer; Sebastian Schlegel
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2016-11-10
Filing date: 2016-11-10
Publication date: 2017-06-14

Abstract

Es wird eine Lageranordnung (1) zur Lagerung einer Kurbelwelle (47) mit einer ersten Lagerschale (3) und einer zweiten Lagerschale (5), die gemeinsam ein ringförmiges Lager (7) bilden, wobei sich die zweite Lagerschale (5) von 0° bis 180° und die erste Lagerschale (3) von 180° bis 360° entlang eines Umfangs des ringförmigen Lagers (7) erstrecken vorgeschlagen, wobei jede der Lagerschalen (3, 5) einen Stahlgrundkörper (11), eine auf dem Stahlgrundkörper (11) angeordnete Gleitschicht (13) und eine auf der Gleitschicht (13) angeordnete Polymerschicht (15) aufweist, wobei in der Polymerschicht (15) der zweiten Lagerschale (5) eine erste Vertiefungsstruktur (21) ausgebildet ist, die einen ersten, in Umfangsrichtung gesehen mittigen Strukturabschnitt (23) mit einer porenförmigen Struktur (25) aufweist, wobei die erste Vertiefungsstruktur (21) außerdem einen zweiten Strukturabschnitt (27) an einem ersten Umfangsende und einen dritten Strukturabschnitt (29) an einem zweiten Umfangsende aufweist, und wobei der zweite Strukturabschnitt (27) und der dritte Strukturabschnitt (29) eine Mehrzahl von Vertiefungen (31) aufweisen, die jeweils von einem in Umfangsrichtung verlaufenden Ringkanal (33) abzweigen.There is a bearing assembly (1) for supporting a crankshaft (47) with a first bearing shell (3) and a second bearing shell (5), which together form an annular bearing (7), wherein the second bearing shell (5) of 0 ° to 180 ° and the first bearing shell (3) from 180 ° to 360 ° along a circumference of the annular bearing (7) extend, each of the bearing shells (3, 5) a steel base body (11), one on the steel base body (11) arranged sliding layer (13) and one on the sliding layer (13) arranged polymer layer (15), wherein in the polymer layer (15) of the second bearing shell (5) a first recess structure (21) is formed, which has a first, seen in the circumferential direction centered A structural portion (23) having a pore-shaped structure (25), said first recess structure (21) further comprising a second structural portion (27) at a first circumferential end and a third structural portion (29) at a second circumferential de, and wherein the second structural portion (27) and the third structural portion (29) have a plurality of recesses (31) each branching from a circumferentially extending annular channel (33).

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung zur Lagerung einer Kurbelwelle.The invention relates to a bearing arrangement for mounting a crankshaft.

Eine solche Lageranordnung weist eine erste Lagerschale und eine zweite Lagerschale auf, die gemeinsam ein ringförmiges Lager bilden, wobei sich die zweite Lagerschale – in Umfangsrichtung gesehen – über einen Winkelbereich von 0° bis 180° erstreckt, und wobei sich die erste Lagerschale – ebenfalls in Umfangsrichtung gesehen – über einen Winkelbereich von 180° bis 360° erstreckt, sodass die Lagerschalen gemeinsam das ringförmige Lager entlang von dessen gesamtem Umfang, von 0° bis 360°, ausbilden.Such a bearing assembly comprises a first bearing shell and a second bearing shell, which together form an annular bearing, wherein the second bearing shell - seen in the circumferential direction - extends over an angular range of 0 ° to 180 °, and wherein the first bearing shell - also in Seen circumferentially - extends over an angular range of 180 ° to 360 °, so that the bearing shells together form the annular bearing along its entire circumference, from 0 ° to 360 °.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2006 050 246 A1 ist es bekannt, bei einem Gleitlager der hier angesprochenen Art eine Mikrorillenstruktur über im Wesentlichen die gesamt axiale Breite und über im Wesentlichen die gesamte Umfangsfläche vorzusehen, wobei erste Rillen mit einer ersten geringen Tiefe von 1 bis 5 μm vorgesehen sind, und wobei der durch die ersten Rillen gebildeten Struktur zweite Rillen einer maximalen Tiefe von 4 bis 40 μm überlagert sind, wobei diese maximale Tiefe wenigstens 2 μm größer ist als die erste Tiefe der ersten Rillen, und wobei die Tiefe der zweiten Rillen in Umfangsrichtung variiert. Eine Ausgestaltung eines Gleitelements mit Vertiefungen ist auch aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2008 037 871 A1 bekannt. Die bekannten Ausgestaltungen sind insbesondere in Hinblick auf zukünftige Anforderungen in Zusammenhang mit der Verwendung von Leichtlaufölen, beispielsweise 0W30, mit einem Scherwert von 2,6 und geringer, sowie den zukünftig verstärkt eingesetzten elektrischen Starter-Generator-Maschinen, deren Kurbelwellenbeschleunigungswerte 10 mal höher sind als diejenigen herkömmlicher Anlasser, in Bezug auf eine sichere Schmierung und ausreichende Ölversorgung von Kurbelwelle und Lager verbesserungsfähig.From the German patent application DE 10 2006 050 246 A1 It is known to provide a micro groove structure over substantially the entire axial width and over substantially the entire peripheral surface in a sliding bearing of the type mentioned here, wherein first grooves are provided with a first small depth of 1 to 5 microns, and wherein the through second groove having a maximum depth of 4 to 40 microns are superimposed, this maximum depth is at least 2 microns greater than the first depth of the first grooves, and wherein the depth of the second grooves varies in the circumferential direction. An embodiment of a sliding element with recesses is also known from the German patent application DE 10 2008 037 871 A1 known. The known embodiments are particularly in view of future requirements in connection with the use of low-viscosity oils, for example 0W30, with a shear value of 2.6 and less, and the future increasingly used electric starter-generator machines whose crankshaft acceleration values are 10 times higher than those of conventional starters, in terms of safe lubrication and adequate oil supply of the crankshaft and bearings can be improved.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung zur Lagerung einer Kurbelwelle zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.The invention has for its object to provide a bearing assembly for supporting a crankshaft, said disadvantages do not occur.

Die Aufgabe wird gelöst, indem eine Lageranordnung gemäß Anspruch 1 geschaffen wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved by providing a bearing arrangement according to claim 1. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass jede der Lagerschalen einen Stahlgrundkörper sowie eine auf dem Stahlgrundkörper angeordnete Gleitschicht und eine auf der Gleitschicht angeordnete Polymerschicht aufweist. Somit ergibt sich eine zumindest dreischichtige Anordnung aus dem Stahlgrundkörper, der Gleitschicht und der Polymerschicht, die – in dieser Reihenfolge – übereinander angeordnet sind, wobei die Polymerschicht einem Reibpartner, insbesondere einer in den Lagerschalen gelagerten Kurbelwelle, zugewandt ist. In der Polymerschicht der zweiten Lagerschale ist eine erste Vertiefungsstruktur ausgebildet, die einen ersten, in Umfangsrichtung gesehen mittigen Strukturabschnitt mit einer porenförmigen Struktur aufweist. Dass der erste Strukturabschnitt in Umfangsrichtung gesehen mittig vorgesehen ist, bedeutet insbesondere, dass dieser – auf der oben definierten Winkelskala des ringförmigen Lagers – zwischen 30° und 150° angeordnet ist, was umgekehrt insbesondere bedeutet, dass der erste Strukturabschnitt insbesondere auf der zweiten Lagerschale nicht zwischen 0° und 30° und nicht zwischen 150° und 180° angeordnet ist.In this case, provision is made in particular for each of the bearing shells to have a steel main body as well as a sliding layer arranged on the steel main body and a polymer layer arranged on the sliding layer. This results in an at least three-layer arrangement of the steel base body, the sliding layer and the polymer layer, which - in this order - are arranged one above the other, wherein the polymer layer facing a friction partner, in particular a bearing in the bearing shells crankshaft. In the polymer layer of the second bearing shell, a first recess structure is formed, which has a first, seen in the circumferential direction central structural portion having a pore-shaped structure. The fact that the first structure section is provided centrally in the circumferential direction means, in particular, that it is arranged on the angular scale of the annular bearing defined above between 30 ° and 150 °, which conversely means in particular that the first structure section, in particular on the second bearing shell, does not between 0 ° and 30 ° and not between 150 ° and 180 ° is arranged.

Die Vertiefungsstruktur weist außerdem einen zweiten Strukturabschnitt an einem ersten Umfangsende der zweiten Lagerschale, das heißt insbesondere zwischen 0° und 30°, und einen dritten Strukturabschnitt an einem zweiten Umfangsende der zweiten Lagerschale, das heißt insbesondere zwischen 150° und 180°, auf, wobei der zweite Strukturabschnitt und der dritte Strukturabschnitt eine Mehrzahl von Vertiefungen aufweisen, die jeweils von einem in Umfangsrichtung verlaufenden Ringkanal abzweigen. Vorzugsweise sind die Vertiefungen so vorgesehen, dass sie beidseitig von dem Ringkanal abzweigen. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Ringkanal in axialer Richtung – das heißt senkrecht zur Umfangsrichtung – mittig angeordnet ist.The recess structure also has a second structure section at a first circumferential end of the second bearing shell, that is to say in particular between 0 ° and 30 °, and a third structure section at a second circumferential end of the second bearing shell, that is to say in particular between 150 ° and 180 ° the second structure section and the third structure section have a plurality of depressions, each of which branches off from an annular channel running in the circumferential direction. Preferably, the recesses are provided so that they branch off from both sides of the annular channel. Furthermore, it is preferably provided that the annular channel in the axial direction - that is, perpendicular to the circumferential direction - is arranged centrally.

Auf diese Weise kann eine möglichst gute Ölversorgung der Lageranordnung und auch der darin gelagerter Kurbelwelle sichergestellt werden, wobei insbesondere der Ringkanal eine geeignete Ölversorgung der höher belasteten Lagerbereiche, insbesondere des ersten Strukturabschnitts, gewährleisten kann. Die vorzugsweise beidseits des Ringkanals – vorzugsweise symmetrisch einander gegenüberliegend – angeordneten Vertiefungen könne dabei in Kombination mit dem Ringkanal als eine Art Drallkanalstruktur wirken, welche eine Rückölförderung entgegen der Kurbelwellendrehrichtung ermöglichen, was zu einem längeren Verbleib der Ölmenge in dem hauptsächlich belasteten Bereich führt und somit das Ausströmen des Öls aus dem Lagerspalt reduziert.In this way, the best possible oil supply to the bearing assembly and also the crankshaft mounted therein can be ensured, wherein in particular the annular channel can ensure a suitable oil supply of the higher-loaded storage areas, in particular of the first structural portion. The preferably on both sides of the annular channel - preferably symmetrically opposite each other - arranged depressions can act in combination with the annular channel as a kind of swirl duct structure, which allow return oil against the crankshaft rotation direction, which leads to a longer whereabouts of oil in the mainly loaded area and thus the Outflow of oil from the bearing gap reduced.

Das ringförmige Lager der Lageranordnung kann bevorzugt als Hauptlager insbesondere an einem Lagerstuhl für eine Kurbelwelle ausgebildet ist, wobei die erste Lagerschale in diesem Fall eine obere Lagerschale des Hauptlagers ist, und wobei die zweite Lagerschale eine untere Lagerschale des Hauptlagers ist. Alternativ ist es bevorzugt vorgesehen, dass das ringförmige Lager als Pleuellager zur Lagerung eines Pleuels – insbesondere mit einem großen Pleuelauge – an einer Kurbelwelle ausgebildet ist, wobei die erste Lagerschale in diesem Fall eine untere Lagerschale des Pleuellagers ist, und wobei die zweite Lagerschale eine obere Lagerschale des Pleuellagers ist.The annular bearing of the bearing assembly may preferably be formed as a main bearing in particular on a bearing block for a crankshaft, wherein the first bearing shell in this case is an upper bearing shell of the main bearing, and wherein the second bearing shell is a lower bearing shell of the main bearing. Alternatively, it is preferably provided that the annular bearing as a connecting rod bearing for Storage of a connecting rod - in particular with a large connecting rod - is formed on a crankshaft, wherein the first bearing shell in this case is a lower bearing shell of the connecting rod bearing, and wherein the second bearing shell is an upper bearing shell of the connecting rod bearing.

Unter einer unteren Lagerschale wird hier eine Lagerschale der Lageranordnung verstanden, welche bei bestimmungsgemäßem Einbau an einer Brennkraftmaschine sowie bei bestimmungemäßer Lage der Brennkraftmaschine im Raum, die insbesondere bei einem Viertaktmotor typischerweise durch die geodätisch unten angeordnete Ölwanne vorgegeben ist, relativ zu der oberen Lagerschale geodätisch weiter unten angeordnet ist, wobei entsprechend unter einer oberen Lagerschale eine Lagerschale verstanden wird, die unter den vorgenannten Bedingungen relativ zu der unteren Lagerschale geodätisch weiter oben angeordnet ist. Da ein Arbeitshub der Brennkraftmaschine dann, wenn diese als Hubkolbenmotor, insbesondere als Viertakt-Hubkolbenmotor, ausgebildet ist, typischerweise vertikal nach unten erfolgt, ist im Fall eines Hauptlagers für die Kurbelwelle der in Umgangsrichtung gesehen mittige Bereich der unteren Lagerschale, wo in diesem Fall der erste Strukturabschnitt vorgesehen ist, mechanisch besonders stark belastet. Umgekehrt ist bei einem Pleuellager zur Lagerung eines Pleuels an der Kurbelwelle der entsprechende Bereich der oberen Lagerschale mechanisch besonders stark belastet. In diesen hochbelasteten Bereichen bewirkt die porenförmige Struktur jeweils eine sehr günstige, hydrodynamische Lagerung, wobei – wie bereits ausgeführt – die außerhalb des ersten Strukturabschnitts angeordneten Vertiefungen, welche jeweils von dem Ringkanal abzweigen, zu einer Rückölförderung entgegen der Kurbelwellendrehrichtung in den höchstbelasteten Bereich hinein führen und dort zu einem längeren Verbleib der Ölmenge beitragen.Under a lower bearing shell is here understood a bearing shell of the bearing assembly, which is given geodätisch relative to the upper bearing shell when properly installed on an internal combustion engine and bestimmungemäßer position of the internal combustion engine in space, which is typically specified in a four-stroke engine typically through the bottom geodetically arranged oil pan is arranged below, wherein correspondingly understood by an upper bearing shell, a bearing shell, which is arranged geodetically above the above conditions relative to the lower bearing shell. Since a working stroke of the internal combustion engine, if this is designed as a reciprocating engine, in particular as a four-stroke reciprocating engine, is typically carried out vertically down, in the case of a main bearing for the crankshaft in the circumferential direction seen in the central region of the lower bearing shell, where in this case the first structure section is provided, mechanically particularly heavily loaded. Conversely, in a connecting rod bearing for supporting a connecting rod on the crankshaft, the corresponding area of the upper bearing shell is subjected to particularly high mechanical loads. In these highly stressed areas, the pore-shaped structure each causes a very favorable, hydrodynamic bearing, wherein - as already stated - arranged outside the first structure portion depressions, which branch off from the annular channel, lead to a return oil delivery against the crankshaft rotation in the highly loaded area and There contribute to a longer whereabouts of the oil.

Es ist möglich, dass sich der Ringkanal entlang des gesamten Umfangs des ringförmigen Lagers oder zumindest entlang der gesamten Umfangslinie der zweiten Lagerschale erstreckt, das heißt insbesondere auch durch den ersten Strukturabschnitt hindurch. Alternativ ist es aber auch möglich, dass der Ringkanal in dem Bereich des ersten Strukturabschnitts nicht vorgesehen ist.It is possible that the annular channel extends along the entire circumference of the annular bearing or at least along the entire circumferential line of the second bearing shell, that is to say in particular also through the first structural section. Alternatively, it is also possible that the annular channel is not provided in the region of the first structural portion.

Die Mehrzahl von Vertiefungen, die jeweils von dem Ringkanal abzweigen, sind besonders bevorzugt nicht im Bereich des ersten Strukturabschnitts vorgesehen, selbst wenn dort der Ringkanal verläuft.The plurality of recesses, each branching off from the annular channel, are particularly preferably not provided in the region of the first structural section, even if the annular channel runs there.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Lagerschale in ihrer Polymerschicht eine zweite Vertiefungsstruktur aufweist, die ihrerseits eine Mehrzahl von Vertiefungen aufweist, welche jeweils von dem – in diesem Fall auch die erste Lagerschale durchsetzenden, in Umfangsrichtung verlaufenden Ringkanal abzweigen. Der Ringkanal ist auch in der ersten Lagerschale bevorzugt in axialer Richtung gesehen mittig an der Lagerschale angeordnet. Dabei verwirklichen sich die ölfördernden Eigenschaften der so ausgebildeten Drallkanalstruktur auch mit Bezug auf die erste Lagerschale.According to one embodiment of the invention, it is provided that the first bearing shell has in its polymer layer a second recess structure, which in turn has a plurality of depressions, which each branch off from the - in this case, the first bearing shell passing through, extending in the circumferential direction annular channel. The annular channel is preferably arranged in the first bearing shell, preferably in the axial direction, centrally on the bearing shell. In this case, the oil-conveying properties of the swirl channel structure thus formed are also realized with reference to the first bearing shell.

Es ist möglich, dass der Ringkanal – insbesondere in dem ersten Strukturabschnitt, wenn er in diesem verläuft – eine peristaltische Randstruktur aufweist, wobei sich in Umfangrichtung erstreckende, seitliche Wandungen des Ringkanals insbesondere wellenförmig ausgebildete sind.It is possible that the annular channel has a peristaltic edge structure, in particular in the first structural section, when it runs in the latter, wherein lateral walls of the annular channel extending in the circumferential direction are, in particular, wave-shaped.

In der ersten Lagerschale ist vorzugsweise eine Ölzuführbohrung ausgebildet, die bevorzugt strömungstechnisch mit dem Ringkanal in Fluidverbindung ist. Über die Ölzuführbohrung kann dem Inneren der Lageranordnung Schmiermittel zugeführt und insbesondere von dort aus in den Ringkanal geleitet werden. Vorzugsweise ist die Ölzuführbohrung an der oberen Lagerschale mittig, das heißt insbesondere bei einem Winkel von 270° entlang des Umfangs des ringförmigen Lagers gesehen, angeordnet. Dies gilt vor allem für die obere Lagerschale eines Hauptlagers, während ein Pleuellager besonders bevorzugt über wenigstens eine in der Kurbelwelle vorgesehene Ölzuführbohrung mit Schmiermittel versorgt wird, so dass in diesem Fall die erste Lagerschale frei von einer Ölzuführbohrung sein kann.In the first bearing shell, an oil feed hole is preferably formed, which is preferably in fluid communication with the annular channel in fluid communication. Lubricant can be supplied to the interior of the bearing arrangement via the oil supply bore and, in particular, can be conducted from there into the annular channel. Preferably, the Ölzuführbohrung on the upper bearing shell is centered, that is seen in particular at an angle of 270 ° along the circumference of the annular bearing arranged. This applies above all to the upper bearing shell of a main bearing, while a connecting rod bearing is particularly preferably supplied with lubricant via at least one oil supply bore provided in the crankshaft, so that in this case the first bearing shell can be free of an oil supply bore.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vertiefungen des zweiten Strukturabschnitts, des dritten Strukturabschnitts und/oder der zweiten Vertiefungsstruktur sichelförmig, rautenförmig und/oder krähenfußförmig, das heißt insbesondere – vorzugsweise unter Berücksichtigung des Ringkanals – Y-förmig, ausgebildet sind. Es ist auch möglich, dass die Vertiefungen einzeln viertelkreisförmig ausgebildet sind, wobei einander gegenüberliegend beidseitig des Ringkanals angeordnete Vertiefungen gemeinsam eine Halbkreisform ausbilden können. Die hier spezifisch genannten Formen stellen in besonders günstiger Weise eine Drallkanalstruktur bereit, die zu einer effizienten Rückölförderung in den höchstbelasteten Bereich beitragen können. Auch eine Fischgrätenstruktur ist für die Vertiefungen des zweiten Strukturabschnitts, des dritten Strukturabschnitts und/oder der zweiten Vertiefungsstruktur möglich.According to a development of the invention, it is provided that the depressions of the second structural section, of the third structural section and / or of the second well structure are sickle-shaped, diamond-shaped and / or crow-foot-shaped, that is to say in particular - preferably in consideration of the annular channel - Y-shaped. It is also possible for the depressions to be formed individually in a quarter-circle fashion, wherein depressions arranged opposite one another on both sides of the annular channel can jointly form a semicircular shape. The forms specifically mentioned herein provide in a particularly favorable manner a swirl channel structure which can contribute to efficient return oil production in the most heavily loaded area. A herringbone structure is also possible for the depressions of the second structural section, of the third structural section and / or of the second recess structure.

Es zeigt sich, dass die Biegebewegung der Kurbelwelle im Betrieb der Brennkraftmaschine durch die verschiedenen Zündzeitpunkte der verschiedenen Brennräume in der Brennkraftmaschine dynamisch überlagert ist. Dies führt zu einem zusätzlichen dynamischen Pumpeffekt, der auch dynamischer Kapillarsog genannt wird. Die Drallkanalstruktur – insbesondere auch in der ersten Lagerschale – bewirkt dabei verlängerte Drucköl-Fließwege. In der zweiten Lagerschale ist die Polymerschicht bevorzugt in dem ersten Strukturabschnitt partiell punktförmig vertieft, was sich günstig mit Blick auf den dynamischen Kapillarsog über die dynamische Querbiegung der Kurbelwelle unter dem jeweilig anstehenden Zünddruck auswirkt.It turns out that the bending movement of the crankshaft during operation of the internal combustion engine is dynamically superimposed by the different ignition times of the different combustion chambers in the internal combustion engine. This leads to an additional dynamic pumping effect, which is also more dynamic Kapillarsog is called. The swirl channel structure - especially in the first bearing shell - causes extended pressure oil flow paths. In the second bearing shell, the polymer layer is preferably partially recessed punctiform in the first structural section, which has a favorable effect with regard to the dynamic Kapillarsog on the dynamic transverse bending of the crankshaft under the respective present ignition pressure.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gleitschicht von wenigstens einer der Lagerschalen eine dritte Vertiefungsstruktur aufweist. Bei wenigstens einer der Lagerschalen ist also nicht nur die Polymerschicht, sondern auch die darunter angeordnete Gleitschicht mit einer Vertiefungsstruktur versehen. Diese dritte Vertiefungsstruktur kann bei der Galvanisierung oder einer Plattierung des Stahlgrundkörpers unter Bildung der Gleitschicht mit eingebracht werden, wobei sie insbesondere bei der Ausführung der Plattierung mit hineingerollt oder konturgewalzt werden kann.According to a development of the invention, it is provided that the sliding layer of at least one of the bearing shells has a third recess structure. In at least one of the bearing shells, therefore, not only the polymer layer but also the sliding layer arranged thereunder is provided with a recess structure. This third recess structure can be incorporated in the galvanization or plating of the steel base body to form the sliding layer, wherein it can be rolled in or contour-rolled, in particular in the execution of the plating.

Insbesondere weist/weisen die zweite Lagerschale und/oder die erste Lagerschale den Stahlgrundkörper auf, der eine Stahlblechausführung aufweist. Darüber befindet sich eine plattierte oder galvanisch aufgebrachte Gleitschicht. Die vertieften Netz- und Oberflächenkonturen oder -strukturen werden beim galvanischen Beschichten vorteilhaft gleich mit eingebracht. Bei der plattierten Ausführung wird in einem zusätzlichen Umformschritt das Oberflächenprofil hineingerollt oder konturgewalzt. Möglich sind auch Oberflächenvertiefungen, die mit einer zusätzlichen mechanischen Bearbeitung jedoch aufwändig herstellbar sind. Die dritte Vertiefungsstruktur dient ebenfalls bevorzugt der Schmierölführung und Druckölpolsterung. Durch eine vernetzte Oberflächenstruktur kann in der axialen Mittenlage der Lagerschalen ein bis zu 360° reichender Ölversorgungskanal angelegt werden, der nachhaltig die höher belasteten Bereiche zwischen 30° und 150° besser mit unter Druck stehendem Schmiermittel versorgt.In particular, the second bearing shell and / or the first bearing shell has / have the steel base body, which has a steel sheet design. Above this is a clad or galvanically applied sliding layer. The recessed mesh and surface contours or structures are advantageously incorporated with the same during galvanic coating. In the clad design, the surface profile is rolled in or contour-rolled in an additional forming step. Also possible are surface depressions which, however, can be produced consuming with additional mechanical processing. The third recess structure also serves preferably the lubricating oil guide and pressure oil padding. Through a networked surface structure can be created in the axial center position of the bearing shells up to 360 ° reaching oil supply channel, which sustainably supplies the higher loaded areas between 30 ° and 150 ° better with pressurized lubricant.

Der Stahlgrundkörper weist vorzugsweise eine – in radialer Richtung gemessene – Stärke von ungefähr 1,5 mm auf. Die Dicke der Gleitschicht beträgt bevorzugt ungefähr 0,3 mm. Die Dicke der Polymerschicht beträgt bevorzugt ungefähr 0,01 mm.The steel base body preferably has a thickness, measured in the radial direction, of approximately 1.5 mm. The thickness of the sliding layer is preferably about 0.3 mm. The thickness of the polymer layer is preferably about 0.01 mm.

Während die Strukturierung der Polymerschicht bevorzugt eine Tiefe von bis zu ungefähr 10 μm aufweist, weist die dritte Vertiefungsstruktur in der Gleitschicht bevorzugt eine Tiefe von bis zu 0,2 mm, vorzugsweise von 0,1 mm bis 0,15 mm, auf.While the patterning of the polymer layer preferably has a depth of up to about 10 μm, the third recess structure in the sliding layer preferably has a depth of up to 0.2 mm, preferably from 0.1 mm to 0.15 mm.

Im Übrigen kann die dritte Vertiefungsstruktur in der Gleitschicht in analoger Weise zu der ersten und/oder zweiten Vertiefungsstruktur der Polymerschicht der zweiten Lagerschale und/oder der ersten Lagerschale ausgebildet sein. Insbesondere ist es möglich, dass die dritte Vertiefungsstruktur ebenfalls einen Ringkanal mit vorzugsweise beidseitig abzweigenden Vertiefungen, aufweist. Es ist möglich, dass die dritte Vertiefungsstruktur keinen zu dem ersten Strukturabschnitt analogen Strukturabschnitt aufweist, sondern vielmehr vollständig – insbesondere entlang eines gesamten Umfangs des ringförmigen Lagers – durch den Ringkanal mit den vorzugsweise beidseitig abzweigenden Vertiefungen gebildet ist.Incidentally, the third recess structure may be formed in the sliding layer in an analogous manner to the first and / or second recess structure of the polymer layer of the second bearing shell and / or the first bearing shell. In particular, it is possible that the third recess structure likewise has an annular channel with depressions preferably branching off on both sides. It is possible that the third depression structure has no structure section analogous to the first structure section, but rather is formed completely-in particular along an entire circumference of the annular bearing-by the annular channel with the depressions preferably branching off on both sides.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Polymerschicht mittels Siebdruck auf der Gleitschicht erzeugt ist. Dies stellt eine ebenso einfache wie günstige Weise dar, die Polymerschicht auf die Gleitschicht aufzubringen.According to one embodiment of the invention, it is provided that the polymer layer is produced by means of screen printing on the sliding layer. This is an easy as well as convenient way to apply the polymer layer to the overlay.

Alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass die Polymerschicht durch eine Folienbeschichtung auf der Gleitschicht erzeugt ist. Diese Art der Aufbringung der Polymerschicht ist ganz besonders kostengünstig, weil im Endlosverfahren mehrere Kilometer Folienband erzeugt werden können, wobei dann die einzelnen Lagerschalen mittels Folienabschnitten gummiert und/oder beschichtet werden können. Das Beschichtungsverfahren gestaltet sich daher auch besonders einfach. Die für die Folienbeschichtung vorgesehene Folie, vorzugsweise eine Polymerfolie, kann vor ihrer Aufbringung beschichtet und/oder gummiert werden. Sie ist vorzugsweise in einer Trennebene mit einer Klebeschicht, die auch als Aktivatorschicht ausgebildet sein kann, versehen, wobei die Aktivatorschicht bevorzugt bei einem Wärmeeintrag auf der Gleitschicht aushärtet. Es ist möglich, dass die für die Folienbeschichtung vorgesehene Folie selbst bereits aus einem Polymer besteht, insbesondere aus einem Flouropolymer, das eine höhere Hitzebeständigkeit aufweist. Es ist aber auch möglich, dass ein derartiges Polymer auf die Folie aufgebracht wird/ist.Alternatively, it is preferably provided that the polymer layer is produced by a film coating on the sliding layer. This type of application of the polymer layer is particularly cost-effective, because several kilometers of film strip can be produced in the endless process, in which case the individual bearing shells can be gummed and / or coated by means of film sections. The coating process is therefore particularly simple. The film intended for the film coating, preferably a polymer film, can be coated and / or gummed before it is applied. It is preferably provided in a parting plane with an adhesive layer, which may also be in the form of an activator layer, wherein the activator layer preferably hardens upon introduction of heat onto the sliding layer. It is possible that the film provided for the film coating itself already consists of a polymer, in particular of a flouropolymer, which has a higher heat resistance. But it is also possible that such a polymer is / is applied to the film.

Die Folie trägt insbesondere die partielle Konturierung der Polymerschicht, das heißt die erste oder zweite Vertiefungsstruktur.In particular, the film bears the partial contouring of the polymer layer, that is to say the first or second depression structure.

Betrachtet man einen Querschnitt durch die Folie, kann diese – von einer Seite aus gesehen, welche auf die Gleitschicht aufgebracht wird in dieser Reihenfolge – eine Trägerschutzfolie aufweisen, die insbesondere zum Aufbringen der Folie auf die Gleitschicht entfernt werden kann, wobei sodann eine Aktivatorschicht mit einer Dicke von 0,2 μm bis 0,4 μm folgt, die vorzugsweise bei thermischer Aktivierung auf der Gleitschicht aushärtet. Darauf folgt vorzugsweise eine Polymernetzstruktur mit einer Dicke von ungefähr 10 μm. Diese umfasst insbesondere die Vertiefungsstruktur. Darauf kann eine vorzugsweise 0,1 μm dicke Antihaftschicht folgen. Darüber kann wiederum eine Trägerschutzfolie angeordnet sein, die vor einer Verwendung der Lageranordnung abgezogen wird.Considering a cross section through the film, it can - seen from one side, which is applied to the sliding layer in this order - have a carrier protective film, which can be removed in particular for applying the film on the sliding layer, then an activator layer with a Thickness of 0.2 .mu.m to 0.4 .mu.m follows, which preferably hardens upon thermal activation on the sliding layer. This is preferably followed by a polymer network structure having a thickness of approximately 10 μm. This includes in particular the recess structure. This can be followed by a preferably 0.1 micron thick non-stick layer. In turn, this can be a carrier protection film be located, which is deducted before using the bearing assembly.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass auf der Gleitschicht – insbesondere im Bereich der Ölzuführbohrung – ein Mehrkammersystem aus einem elastomeren Material – vorzugsweise mittels Tintenstrahldruck – aufgebracht ist. Im Tintenstrahldruck können insbesondere dreidimensionale Konturen im Bereich von Beschichtungshöhen von 4 μm bis 8 μm erzeugt werden, die mehrschichtig und mehrkammerartig insbesondere zur Sicherstellung der Durchdringung und Grundölversorgung sowie am Außenrand der Lagerschalen auf die Gleitschicht als Öldruck-Pufferspeicher wirken können. Das vorzugsweise lippenförmige, elastomere Mehrkammersystem stützt den Öldruck im Schmierspalt und wirkt einem pulsierenden oder abnehmenden Öldruck entgegen, wenn die Brennkraftmaschine stoppt.According to one embodiment of the invention, it is provided that a multi-chamber system made of an elastomeric material is applied to the sliding layer, in particular in the region of the oil feed bore, preferably by means of ink jet printing. In inkjet printing in particular three-dimensional contours can be generated in the range of coating heights of 4 .mu.m to 8 .mu.m, which can act as multilayer and multi-chamber, in particular to ensure the penetration and base oil supply and on the outer edge of the bearing shells on the sliding layer as an oil pressure buffer memory. The preferably lip-shaped multi-chamber elastomeric system supports the oil pressure in the lubrication gap and counteracts pulsating or decreasing oil pressure when the engine stops.

Gewöhnliche, geregelte Öldruckpumpen in Flügelzellenanordnung haben einen verzögerten Öldruckaufbau. Mit den neuen, integrierten Starter-Generatoren kommt es zu einem zehnfach erhöhten Beschleunigungsverlauf, da der Elektromotor steile Drehmomentkurven aufweist und die Brennkraftmaschine hochreißt. Mit dem elastomeren Mehrkammersystem kann ein Restöldruck zwischen den Membranlippen erhalten bleiben, welche sich dem zu langsamen Öldruckaufbau der Ölpumpe beim Start-Hochreißen durch den integrierten Startergenerator mit gewaltiger Drehwinkelbeschleunigung entgegenstellt. Der Schmierspaltdruck bleibt somit im Schmierspalt temporär erhalten.Ordinary, controlled oil pressure pumps in vane arrangement have a delayed oil pressure build-up. With the new, integrated starter generators, there is a tenfold increase in acceleration, as the electric motor has steep torque curves and tears up the engine. With the elastomeric multi-chamber system, a residual oil pressure between the membrane lips can be maintained, which opposes the too slow oil pressure build-up of the oil pump at start-up rupture by the integrated starter generator with tremendous rotational angular acceleration. The lubrication gap pressure thus remains temporarily preserved in the lubrication gap.

Die Kammern des Mehrkammersystems können insbesondere radial um die Ölzuführbohrung herum angeordnet sein, wobei insbesondere zwischen den Kammern Membranlippen zur Abgrenzung der einzelnen Kammern angeordnet sein können. Es kann so quasi um die Ölzuführbohrung in der ersten Lagerschale herum eine insbesondere kreisringförmige, ovale oder elliptische, konzentrische Kammeranordnung verschiedener Kammern gebildet werden, die durch Membranlippen voneinander getrennt sind.The chambers of the multi-chamber system may in particular be arranged radially around the oil supply bore, wherein in particular between the chambers membrane lips may be arranged to delimit the individual chambers. It can be formed so quasi around the Ölzuführbohrung in the first bearing shell around a particular annular, oval or elliptical, concentric chamber arrangement of different chambers, which are separated by membrane lips.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lageranordnung eine Kurbelwelle aufweist, die an einer mit dem ringförmigen Lager zusammenwirkenden Lagerfläche mit einer Mikrostruktur versehen ist. Die Ölversorgung kann dabei weiter verbessert werden, indem auch der andere Reibungspartner, nämlich die Kurbelwelle, mit einer solchen Mikrostruktur versehen wird.According to one embodiment of the invention, it is provided that the bearing arrangement has a crankshaft which is provided with a microstructure on a bearing surface cooperating with the annular bearing. The oil supply can be further improved by also providing the other friction partner, namely the crankshaft, with such a microstructure.

Die Mikrostruktur an der Lagerfläche der Kurbelwelle ist vorzugsweise kreuzförmig oder bogenförmig ausgebildet. Dies dient – wie bereits in Zusammenhang mit den von dem Ringkanal abzweigenden Vertiefungen erläutert – insbesondere der Erzeugung eines Dralls zur Ölförderung.The microstructure on the bearing surface of the crankshaft is preferably cross-shaped or arcuate. This serves - as already explained in connection with the recesses branching off from the annular channel - in particular the generation of a swirl for oil extraction.

Die Mikrostruktur wird an der Kurbelwelle vorzugsweise analog zur Erzeugung eines Kreuzhubes beim Fertighonen erzeugt, wodurch das Ölrückhaltevolumen erhöht wird, woraus sich ein nur geringer Mischreibungsanteil ergibt. An der Drallstruktur ist dabei vorteilhaft, dass die Vorzugsdrehrichtung der Kurbelwelle immer gleich ist, wobei von einer Rückförderungswirkung des Dralls auszugehen ist. Hierzu kann insbesondere ein Schrägeinstich auf der Lagerfläche der Kurbelwelle vorgesehen sein. Mit einer Pendelhubdrehbewegung, welche ein Rundfinishband voraussetzt, kann eine einseitige oder eine Wechseldrallstruktur auf der Kurbelwelle erzeugt werden. Das Rundfinishband wird bevorzugt im Wechselstichverfahren, analog der Kreuznadelung in einer Nähmaschine, pendelförmig mit verschiedenen Wechselgeschwindigkeiten über die gehärteten Lagerstellen der Kurbelwelle bewegt. Hierbei wird die Kurbelwelle zusätzlich in ihrer Längsachse kaskadenförmig im niederfrequenten Bereich bewegt, um geringe Rundheitstoleranzen zu erzeugen. Ein großes Ölrückhaltevolumen kann insbesondere einem Schmierölmangel vorbeugen oder diesen beseitigen.The microstructure is preferably generated at the crankshaft analogously to the production of a cross stroke during the finish honing, whereby the oil retention volume is increased, resulting in only a small mixed friction fraction. At the swirl structure is advantageous that the preferred direction of rotation of the crankshaft is always the same, which is to be assumed by a return effect of the swirl. For this purpose, in particular a beveled stitch can be provided on the bearing surface of the crankshaft. With a Pendelhubdrehbewegung, which requires a Rundfinishband, a unilateral or a Wechseldrallstruktur can be generated on the crankshaft. The Rundfinishband is preferably in the intermittent stitching method, analogous to the cross-needle in a sewing machine, pendulum-shaped moving at different speeds over the hardened bearings of the crankshaft. Here, the crankshaft is additionally moved in cascade in the longitudinal axis in the low-frequency range to produce low roundness tolerances. In particular, a large volume of oil retention can prevent or eliminate a lack of lubricating oil.

Insbesondere kann nach dem Superfinishen der Lagerfläche der Kurbelwelle eine Kreuzstruktur erzeugt werden, die insbesondere einem hohen Ölrückhaltevolumen dient. Ebenfalls kann nach dem Superfinishen eine bogenförmige Drallstruktur erzeugt werden, die insbesondere einer Ölförderung dient.In particular, after Superfinishen the bearing surface of the crankshaft, a cross structure can be generated, which serves in particular a high oil retention volume. Likewise, after superfinishing, an arcuate swirl structure can be produced, which in particular serves for oil production.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. Showing:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Lageranordnung zur Lagerung einer Kurbelwelle; 1 a schematic representation of an embodiment of a bearing assembly for supporting a crankshaft;

2 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausgestaltung der Lageranordnung gemäß 1; 2 a schematic representation of an alternative embodiment of the bearing assembly according to 1 ;

3 eine Detailansicht des Ausführungsbeispiels der Lageranordnung gemäß 1 oder 2; 3 a detailed view of the embodiment of the bearing assembly according to 1 or 2 ;

4 alternative Ausgestaltungen einer Kurbelwelle zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Lageranordnung, und 4 alternative embodiments of a crankshaft for use in a bearing assembly according to the invention, and

5 eine Detailansicht einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Lageranordnung. 5 a detailed view of another alternative embodiment of the bearing assembly.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Lageranordnung 1 zur Lagerung einer Kurbelwelle in verschiedenen Ansichten. Dabei ist in 1a) dargestellt, dass die Lageranordnung 1 eine erste, hier obere Lagerschale 3 sowie eine zweite, hier untere Lagerschale 5 aufweist, wobei die obere Lagerschale 3 und die untere Lagerschale 5 gemeinsam ein ringförmiges Lager 7 bilden, das hier als Hauptlager für die Kurbelwelle ausgebildet ist. Dabei ist das ringförmige Lager 7 als Detail in 1b) näher dargestellt, wobei in Zusammenhang mit dieser Darstellung auch eine im Folgenden verwendete Winkelskala zur Beschreibung des Lagers 7 – beispielsweise in Zylinderkoordinaten – verwendet wird. Dabei erstreckt sich eine innere Umfangsfläche und damit Lagerfläche 9 des Lagers 7 entlang eines gesamten Umfangs desselben, nämlich von 0° bis 360°, wobei sich die untere Lagerschale 5 hier auf dieser Winkelskala von 0° bis 180° erstreckt, wobei sich die obere Lagerschale 3 von 180° bis 360° erstreckt. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a bearing assembly 1 for mounting a crankshaft in different views. It is in 1a) shown that the bearing arrangement 1 a first, here upper bearing shell 3 and a second, here lower bearing shell 5 having, wherein the upper bearing shell 3 and the lower bearing shell 5 together an annular bearing 7 form, which is designed here as a main bearing for the crankshaft. Here is the annular bearing 7 as a detail in 1b) shown in more detail, wherein in connection with this illustration, an angle scale used to describe the bearing 7 - For example, in cylindrical coordinates - is used. In this case, an inner peripheral surface and thus bearing surface extends 9 of the camp 7 along an entire circumference of the same, namely from 0 ° to 360 °, wherein the lower bearing shell 5 extending here on this angle scale from 0 ° to 180 °, with the upper bearing shell 3 extending from 180 ° to 360 °.

Alternativ kann das ringförmige Lager 7 auch als Pleuellager zur Lagerung eines Pleuels an der Kurbelwelle ausgebildet sein. In diesem Fall sind die erste und die zweite Lagerschale 3, 5 bevorzugt in Hinblick auf ihre Anordnung als obere und untere Lagerschale getauscht.Alternatively, the annular bearing 7 be designed as a connecting rod bearing for supporting a connecting rod on the crankshaft. In this case, the first and the second bearing shell 3 . 5 preferably exchanged with regard to their arrangement as upper and lower bearing shell.

Mit Bezug auf 1a) weist jede der Lagerschalen 3, 5 einen Stahlgrundkörper 11 sowie eine auf dem Stahlgrundkörper 11 angeordnete Gleitschicht 13 und eine auf der Gleitschicht angeordnete Polymerschicht 15 auf. Die einzelnen Schichten sind dabei – in radialer Richtung gesehen – in der angegebenen Reihenfolge übereinander angeordnet, wobei die Polymerschicht 15 einem Reibungspartner des ringförmigen Lagers 7, insbesondere der Oberfläche einer Kurbelwelle, zugewandt ist.Regarding 1a) points each of the cups 3 . 5 a steel body 11 and one on the steel body 11 arranged sliding layer 13 and a polymer layer disposed on the sliding layer 15 on. The individual layers are - as seen in the radial direction - arranged one above the other in the order given, wherein the polymer layer 15 a friction partner of the annular bearing 7 , in particular the surface of a crankshaft, facing.

In 1a) ist außerdem dargestellt, dass die obere Lagerschale 3 bevorzugt eine Ölzuführbohrung 17 aufweist, durch welche dem ringförmigen Lager 7 ein Schmiermittel zuführbar ist. Dieses wird im Betrieb der Lageranordnung 1 vorzugsweise ausgehend von der Ölzuführbohrung 17 entlang der Lagerfläche 9 verteilt. Dient die Lageranordnung 1 der Lagerung eines Pleuels an der Kurbelwelle, wird das ringförmige Lager 7 bevorzugt über die Kurbelwelle mit Schmiermittel versorgt. In diesem Fall kann die Ölzuführbohrung 17 entfallen.In 1a) is also shown that the upper bearing shell 3 preferably an oil feed hole 17 through which the annular bearing 7 a lubricant can be supplied. This is in the operation of the bearing assembly 1 preferably starting from the oil feed hole 17 along the storage area 9 distributed. Serves the bearing assembly 1 the bearing of a connecting rod to the crankshaft, the annular bearing 7 preferably supplied with lubricant via the crankshaft. In this case, the oil supply hole 17 omitted.

In 1a) ist außerdem noch dargestellt, dass die obere Lagerschale 3 und die untere Lagerschale 5 bevorzugt mechanisch miteinander verbunden werden, insbesondere mittels hierfür geeigneter Verbindungsmittel 19, besonders bevorzugt durch Verschrauben.In 1a) is also still shown that the upper bearing shell 3 and the lower bearing shell 5 preferably mechanically connected to each other, in particular by means of suitable connecting means 19 , particularly preferably by screwing.

In 1b) ist wiederum angedeutet, dass sich ein hauptsächlich belasteter Bereich des Lagers 7 insbesondere von 30° bis 150° auf der dort dargestellten Winkelskala erstreckt, insbesondere weil die während eines Arbeitstakts einer Brennkraftmaschine, bei welcher die Lageranordnung 1 verwendet wird, auftretenden Kräfte im Wesentlichen vertikal nach unten wirken.In 1b) Again, it indicates that there is a mainly polluted area of the camp 7 extends in particular from 30 ° to 150 ° on the angle scale shown there, in particular because during a working cycle of an internal combustion engine, in which the bearing assembly 1 is used, acting forces act substantially vertically downward.

In 1b) ist außerdem schematisch durch einen Pfeil P eine Umdrehungsrichtung einer in dem Lager 7 bestimmungsgemäß anzuordnenden Kurbelwelle dargestellt. Dabei wird die Lageranordnung 1 bevorzugt bei Brennkraftmaschinen eingesetzt, bei welchen die Kurbelwelle stets im gleichen Drehsinn rotiert, was die Ausgestaltung einer definierten Drallkanalstruktur an dem Lager 7 zum Zwecke einer Ölrückförderung oder eines verbesserten Rückhalts für das Schmiermittel in das/in dem Lager 7 ermöglicht. Dabei kann insbesondere ausgeschlossen werden, dass die Struktur bei einer Umkehrung der Drehrichtung der Kurbelwelle Schmiermittel aus dem Lager 7 herausfordert.In 1b) is also schematically by an arrow P, a direction of rotation of a in the camp 7 shown to be arranged crankshaft. This is the bearing assembly 1 preferably used in internal combustion engines, in which the crankshaft always rotates in the same direction of rotation, which is the embodiment of a defined swirl duct structure on the bearing 7 for the purpose of oil recovery or improved retention of the lubricant in the bearing (s) 7 allows. In this case, it can be ruled out, in particular, that the structure, upon reversing the direction of rotation of the crankshaft, removes lubricant from the bearing 7 challenges.

Die Lageranordnung 1 wird besonders bevorzugt eingesetzt bei Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder Nutzfahrzeugen, zu deren Antrieb eingesetzt werden. Insbesondere bei solchen Brennkraftmaschinen wird typischerweise eine festgelegte Drehrichtung für die Kurbelwelle definiert, die während einer Lebensdauer der Brennkraftmaschine nicht mehr geändert wird.The bearing arrangement 1 is particularly preferably used in internal combustion engines, which are used in motor vehicles, especially passenger cars, trucks or commercial vehicles, for their drive. In particular, in such internal combustion engines, a defined direction of rotation for the crankshaft is typically defined, which is no longer changed during a lifetime of the internal combustion engine.

1c) zeigt eine quasi in die Bildebene abgerollte Draufsicht auf die Polymerschicht 15 der unteren Lagerschale 5. Dabei wird deutlich, dass in dieser Polymerschicht 15 eine erste Vertiefungsstruktur 21 ausgebildet ist, die einen – in Umfangsrichtung gesehen mittigen – ersten Strukturabschnitt 23 aufweist, der sich hier insbesondere in dem mechanisch höchst belasteten Bereich von 30° bis 150° erstreckt, wobei der erste Strukturabschnitt 23 eine porenförmige Struktur 25 aufweist. Die erste Vertiefungsstruktur 21 weist außerdem einen zweiten Strukturabschnitt 27 an einem ersten Umfangsende, hier nämlich zwischen 0° und 30°, sowie einen dritten Strukturabschnitt 29 an einem zweiten Umfangsende, hier nämlich zwischen 150° und 180°, auf. Dabei weisen der zweite Strukturabschnitt 27 und der dritte Strukturabschnitt 29 jeweils eine Mehrzahl von Vertiefungen 31 auf, die jeweils von einem in Umfangsrichtung verlaufenden Ringkanal 33 abzweigen. Der Ringkanal 33 ist insbesondere in axialer Richtung, das heißt senkrecht zur Umfangrichtung gesehen, mittig angeordnet. Er durchsetzt hier die Polymerschicht 15 der unteren Lagerschale 5 entlang von deren gesamter Umfangslinie, das heißt, dass er auch in dem ersten Strukturabschnitt 23 ausgebildet ist, wobei dort allerdings die Vertiefungen 31 nicht vorhanden sind. Vielmehr weist dort der Ringkanal 33 peristaltisch ausgestaltete Seitenwandungen 35 auf, die in Form von Wellenlinien verlaufen. 1c) shows a plan view of the polymer layer, which is rolled down into the image plane, as it were 15 the lower bearing shell 5 , It becomes clear that in this polymer layer 15 a first well structure 21 is formed, the one - in the circumferential direction central - first structure section 23 which extends here in particular in the mechanically highly loaded region of 30 ° to 150 °, wherein the first structural portion 23 a pore-shaped structure 25 having. The first deepening structure 21 also has a second structure section 27 at a first circumferential end, namely between 0 ° and 30 °, and a third structural section 29 at a second circumferential end, namely between 150 ° and 180 °. In this case, the second structure section 27 and the third structural section 29 each a plurality of wells 31 on, each of a circumferentially extending annular channel 33 branch. The ring channel 33 is in particular in the axial direction, that is, seen perpendicular to the circumferential direction, arranged centrally. He passes through the polymer layer here 15 the lower bearing shell 5 along its entire circumferential line, that is, it also in the first structural section 23 is formed, although there are the wells 31 are not available. Rather, there points the annular channel 33 peristaltically designed side walls 35 on, which run in the form of wavy lines.

Über den Ringkanal 33, der sich – wie noch erläutert wird – bevorzugt bis zu der Ölzuführbohrung 17 erstreckt, kann die gesamte Lagerfläche 9 mit Schmiermittel versorgt werden. Die porenförmige Struktur 25 in dem ersten Strukturabschnitt 23 stellt ein insbesondere für den höchstbelasteten Bereich zwischen 30° und 150° des Lagers 7 geeignetes, hydrodynamisches Lager bereit, indem sie insbesondere eine Ölrückhaltestruktur bildet. Die Vertiefungen 31 bilden eine Drallkanalstruktur, welche einer effizienten Rückölförderung in das Lager 7 und insbesondere in den höchstbelasteten Bereich zwischen 30° und 150° dient, sodass das Schmiermittel sehr effizient dort gehalten und gegebenenfalls auch dorthin zurückgefördert werden kann. Hierfür ist die Geometrie der Vertiefungen 31 bevorzugt abgestimmt auf die in 1b) angedeutete Umdrehungsrichtung der Kurbelwelle. About the ring channel 33 which, as will be explained, preferably up to the oil feed hole 17 extends, the entire storage area 9 be supplied with lubricant. The pore-shaped structure 25 in the first structural section 23 provides in particular for the highest loaded area between 30 ° and 150 ° of the camp 7 suitable hydrodynamic bearing in particular by forming an oil retention structure. The wells 31 form a swirl channel structure, which allows efficient return oil production in the warehouse 7 and in particular in the highest loaded area between 30 ° and 150 °, so that the lubricant can be kept there very efficiently and possibly also be conveyed back there. This is the geometry of the wells 31 preferably matched to the in 1b) indicated direction of rotation of the crankshaft.

In 1d) ist eine quasi in die Zeichnungsebene abgerollte Draufsicht auf die Polymerschicht 15 der oberen Lagerschale 3 dargestellt. Dabei zeigt sich, dass diese Polymerschicht 15 eine zweite Vertiefungsstruktur 37 aufweist, die wiederum ihrerseits eine Mehrzahl von Vertiefungen 31 aufweist, die von dem auch in der oberen Lagerschale 3 vorgesehenen, in Umfangsrichtung verlaufenden Ringkanal 33 abzweigen. Dabei sind hier die Vertiefungen 31 sowie insgesamt die zweite Vertiefungsstruktur 37 analog ausgebildet zu der Ausgestaltung des zweiten Strukturabschnitts 27 und des dritten Strukturabschnitts 29 in der unteren Lagerschale 5.In 1d) is a plan view of the polymer layer, which is rolled down to the plane of the drawing 15 the upper bearing shell 3 shown. It turns out that this polymer layer 15 a second recess structure 37 in turn, in turn, a plurality of wells 31 that is also in the upper bearing shell 3 provided, extending in the circumferential direction annular channel 33 branch. Here are the wells 31 as well as the second deepening structure overall 37 formed analogous to the configuration of the second structure section 27 and the third structural section 29 in the lower bearing shell 5 ,

In 1d) ist auch die Mündung der Ölzuführbohrung 17 in die Lagerfläche 9 zu erkennen. Dabei ist hier noch ein Verteilungskanal 39 vorgesehen, der quasi dem Ringkanal 33 überlagert ist und dazu dient, dass Schmiermittel effizient in Umfangsrichtung gesehen von der Mündung der Ölzuführbohrung weg und in den Ringkanal 33 zu leiten. Die Vertiefungen 31 sind dabei auch auf Höhe des Verteilungskanals 39 vorgesehen.In 1d) is also the mouth of the oil feed hole 17 in the storage area 9 to recognize. Here is still a distribution channel 39 provided, the quasi the ring channel 33 is superimposed and that serves to lubricate efficiently in the circumferential direction seen from the mouth of the oil feed hole and into the annular channel 33 to lead. The wells 31 are also at the height of the distribution channel 39 intended.

Anhand der Darstellungen in den 1c) und 1d) zeigt sich, dass die Vertiefungen 31 bevorzugt sichelförmig ausgestaltet sind, wobei hier insbesondere zwei sich jeweils entlang des Ringkanals 33 gegenüberliegende Vertiefungen 31 gemeinsam einen Halbkreisbogen ausbilden. Alternativ ist es auch möglich, dass die Vertiefungen 31 rautenförmig ausgebildet sind.Based on the representations in the 1c) and 1d) shows that the wells 31 preferably crescent-shaped are configured, in which case in particular two each along the annular channel 33 opposite recesses 31 together form a semicircular arc. Alternatively, it is also possible that the wells 31 are diamond-shaped.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer alternativen Ausgestaltung der Lageranordnung 1. Bei dieser Ausgestaltung sind die Vertiefungen 31 bevorzugt krähenfußförmig oder Y-förmig ausgebildet. Sie sind dabei vorzugsweise auch durch den Ringkanal 33 miteinander verbunden. Es ist aber auch möglich, dass der Ringkanal 33 bei dieser Ausgestaltung unterbrochen ausgebildet und nur durch die in 2 horizontal orientierten Basisabschnitte der Y-förmigen Vertiefungen 31 gebildet wird. 2 shows a schematic representation of an alternative embodiment of the bearing assembly 1 , In this embodiment, the wells 31 preferably crows foot-shaped or Y-shaped. They are preferably also through the annular channel 33 connected with each other. But it is also possible that the annular channel 33 formed in this embodiment interrupted and only by the in 2 horizontally oriented base portions of the Y-shaped recesses 31 is formed.

Bevorzugt weist die Gleitschicht 13 bei wenigstens einer der Lagerschalen 3, 5, vorzugsweise bei beiden Lagerschalen 3, 5, eine dritte Vertiefungsstruktur auf, die vorzugsweise so ausgestaltet ist, wie dies für die erste Vertiefungsstruktur 21 oder die zweite Vertiefungsstruktur 37, besonders bevorzugt wie dies für die zweite Vertiefungsstruktur 37 erläutert wurde.Preferably, the sliding layer 13 at least one of the bearing shells 3 . 5 , preferably in both bearings 3 . 5 , a third recess structure, which is preferably configured as for the first recess structure 21 or the second well structure 37 , particularly preferably as for the second recess structure 37 was explained.

Die Polymerschicht 15 ist bevorzugt mittels Siebdruck oder durch Folienbeschichtung auf die Gleitschicht 13 aufgebracht.The polymer layer 15 is preferably by screen printing or by film coating on the sliding layer 13 applied.

In 3 ist dargestellt, dass vorzugsweise zumindest auf der Gleitschicht 13 der oberen Lagerschale 3 – insbesondere im Bereich der Ölzuführbohrung 17 – ein Mehrkammersystem 41 aus einem elastischen Material, insbesondere aus einem Elastomer, angeordnet ist. Das Mehrkammersystem 41 ist besonders bevorzugt mittels Tintenstrahldruck auf die Gleitschicht 13 aufgebracht. Das Mehrkammersystem 41 bildet hier verschiedene Kammern 41.1, 41.2, 41.3, 41.4, 41.5, welche quasi konzentrisch um die Ölzuführbohrung 17 angeordnet sind, wobei die einzelnen Kammern 41.1, 41.2, 41.3, 41.4, 41.5 durch Membranlippen 43 voneinander getrennt sind. Das Mehrkammersystem 41 wirkt insbesondere als Öldruck-Pufferspeicher, wobei der Öldruck in dem Schmierspalt durch die elastomeren Membranlippen 43 gestützt wird.In 3 is shown that preferably at least on the sliding layer 13 the upper bearing shell 3 - Especially in the field of oil supply well 17 - a multi-chamber system 41 made of an elastic material, in particular of an elastomer, is arranged. The multi-chamber system 41 is particularly preferably by means of ink jet printing on the sliding layer 13 applied. The multi-chamber system 41 forms different chambers here 41.1 . 41.2 . 41.3 . 41.4 . 41.5 , which are concentric around the oil supply hole 17 are arranged, with the individual chambers 41.1 . 41.2 . 41.3 . 41.4 . 41.5 through membrane lips 43 are separated from each other. The multi-chamber system 41 acts, in particular, as an oil pressure buffer store, wherein the oil pressure in the lubrication gap through the elastomeric membrane lips 43 is supported.

In 4 sind schematisch zwei alternative Ausgestaltungen einer Lagerfläche 45 einer Kurbelwelle 47 dargestellt, wobei die Lagerfläche 45 der Kurbelwelle 47 bestimmungsgemäß mit dem ringförmigen Lager 7, insbesondere mit dessen Lagerfläche 9 zusammenwirkt. Dabei ist die Lagerfläche 45 der Kurbelwelle 47 mit einer Mikrostruktur 49 versehen, die gemäß der Ausgestaltung, welche in 4a) dargestellt ist, bevorzugt kreuzförmig ausgebildet ist, wobei die Mikrostruktur 49 gemäß der bei 4b) dargestellten Ausgestaltung bevorzugt bogenförmig ausgebildet ist. Die Mikrostruktur 49 dient ebenfalls einem effizienten Ölrückhalt sowie vorzugsweise einer Ölrückförderung im Bereich des ringförmigen Lagers 7.In 4 schematically are two alternative embodiments of a storage area 45 a crankshaft 47 shown, the storage area 45 the crankshaft 47 as intended with the annular bearing 7 , in particular with its bearing surface 9 interacts. Here is the storage area 45 the crankshaft 47 with a microstructure 49 provided according to the embodiment, which in 4a) is shown, preferably formed cross-shaped, wherein the microstructure 49 according to the 4b) illustrated embodiment is preferably arcuate. The microstructure 49 also serves an efficient oil retention and preferably an oil return in the area of the annular bearing 7 ,

5 zeigt schematisch eine weitere alternative Ausgestaltung der Lageranordnung 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern jeweils auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. In diesem Fall ist der Ringkanal 33 nicht durchgängig ausgebildet, sondern nur in den zweiten und dritten Strukturabschnitten 27, 29 vorgesehen. Die Vertiefungen 31 sind hier als erste Vertiefungen 31.1 und als zweite Vertiefungen 31.2 in den zweiten und dritten Strukturabschnitten 27, 29 spiegelbildlich zueinander ausgebildet. 5 schematically shows a further alternative embodiment of the bearing assembly 1 , Identical and functionally identical elements are provided in all figures with the same reference numerals, so that reference is made in each case to the preceding description. In this case, the ring channel 33 not consistently trained, but only in the second and third structural sections 27 . 29 intended. The wells 31 are here as first recesses 31.1 and as second wells 31.2 in the second and third structural sections 27 . 29 formed mirror images of each other.

In dem ersten Strukturabschnitt 23 ist ein höchstbelasteter, elliptischer oder ovaler Belastungsbereich 51 gekennzeichnet, in dem sich im Betrieb der Lageranordnung 1 ein Druckberg ausbildet. Seitlich des Belastungsbereichs 51 sind zwei minderbelastete Bereiche 53 gekennzeichnet, die im Betrieb geringer belastet sind als der höchstbelastete Belastungsbereich 51.In the first structure section 23 is a highly loaded, elliptical or oval loading area 51 characterized in that in operation of the bearing assembly 1 a pressure mountain trains. Side of the load area 51 are two less stressed areas 53 characterized, which are loaded during operation less than the highest loaded load range 51 ,

Die porenförmige Struktur 25 weist in den minderbelasteten Bereichen 53 Poren oder napfförmige Strukturelemente mit größerem Durchmesser auf als in dem Belastungsbereich 51. Insbesondere beträgt der Durchmesser der Poren oder napfförmigen Strukturelemente in dem Belastungsbereich 51 bevorzugt weniger als 0,1 mm, vorzugsweise weniger als 0,05 mm, vorzugsweise von mindestens 2 μm bis höchstens 5 μm, wobei der Durchmesser der Poren oder napfförmigen Strukturelemente in den minderbelasteten Bereichen 53 bevorzugt von mindestens 0,6 mm bis höchstens 1,2 mm beträgt.The pore-shaped structure 25 points in the less stressed areas 53 Pores or cup-shaped structural elements with a larger diameter than in the load area 51 , In particular, the diameter of the pores or cup-shaped structural elements in the loading area 51 preferably less than 0.1 mm, preferably less than 0.05 mm, preferably of at least 2 microns to at most 5 microns, wherein the diameter of the pores or cup-shaped structural elements in the less stressed areas 53 preferably from at least 0.6 mm to at most 1.2 mm.

Insgesamt zeigt sich, dass mit der hier beschriebenen Lageranordnung 1 für die Kurbelwelle 47 eine möglichst gute Ölversorgung des durch die Kurbelwelle 47 und das ringförmige Lager 7 gebildeten Reibungspaares gewährleistet werden kann.Overall, it turns out that with the bearing arrangement described here 1 for the crankshaft 47 the best possible oil supply by the crankshaft 47 and the annular bearing 7 formed friction pair can be guaranteed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006050246 A1 [0003]
DE 102008037871 A1 [0003]

Claims

Bearing arrangement ( 1 ) for supporting a crankshaft ( 47 ), with - a first bearing shell ( 3 ) and a second bearing shell ( 5 ), which together form an annular bearing ( 7 ), wherein the first bearing shell ( 5 ) from 0 ° to 180 ° and the second bearing shell ( 3 ) from 180 ° to 360 ° along a circumference of the annular bearing ( 7 ), wherein - each of the bearing shells ( 3 . 5 ) a steel body ( 11 ), one on the steel body ( 11 ) arranged sliding layer ( 13 ) and one on the overlay ( 13 ) arranged polymer layer ( 15 ), wherein - in the polymer layer ( 15 ) of the second bearing shell ( 5 ) a first well structure ( 21 ) is formed, which has a first, in the circumferential direction central structural portion ( 23 ) having a pore-shaped structure ( 25 ), wherein the first recess structure ( 21 ) also has a second structure section ( 27 ) at a first circumferential end and a third structural portion ( 29 ) at a second circumferential end, and wherein - the second structural section ( 27 ) and the third structural section ( 29 ) a plurality of depressions ( 31 ), each of a running in the circumferential direction annular channel ( 33 ) branch off.

Bearing arrangement ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the first structural section ( 23 ) from 30 ° to 150 ° along the circumference of the second bearing shell ( 5 ), wherein the second structural portion of 0 ° to 30 ° and the third structural portion of 150 ° to 180 ° along the circumference of the annular bearing ( 7 ).

Bearing arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first bearing shell ( 3 ) in its polymer layer ( 15 ) a second well structure ( 37 ) having a plurality of depressions ( 31 ), each of which extends from a circumferentially extending annular channel ( 33 ) branch off.

Bearing arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the depressions ( 31 ) of the second structural section ( 27 ), the third part of the structure ( 29 ), and / or the second well structure ( 37 ) a) crescent-shaped, b) diamond-shaped, or c) crow-footed, in particular y-shaped, are formed.

Bearing arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the sliding layer ( 13 ) at least one of the bearing shells ( 3 . 5 ) has a third recess structure.

Bearing arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the polymer layer ( 15 ) at least one of the bearing shells ( 3 . 5 a) by screen printing, or b) by film coating on the overlay ( 13 ) is generated.

Bearing arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that on the sliding layer ( 13 ) - in particular in the area of an oil feed hole ( 17 ) - a multi-chamber system ( 41 ) of an elastic material - preferably by ink jet printing - is applied.

Bearing arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing arrangement ( 1 ) a crankshaft ( 47 ) located at one with the annular bearing ( 7 ) interacting bearing surface ( 45 ) with a microstructure ( 49 ), which is preferably a) cross-shaped, and / or b) arcuate.

Bearing arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a) the annular bearing ( 7 ) as a main bearing on a bearing block for a crankshaft ( 47 ), wherein the first bearing shell ( 3 ) is an upper bearing shell of the main bearing, and wherein the second bearing shell ( 5 ) is a lower bearing shell of the main bearing, or that b) the annular bearing ( 7 ) as a connecting rod bearing for the storage of a connecting rod to a crankshaft ( 47 ), wherein the first bearing shell ( 3 ) is a lower bearing shell of the connecting rod bearing, and wherein the second bearing shell ( 5 ) is an upper bearing shell of the connecting rod bearing.