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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleitelement, das mindestens ein Kopplungselement umfasst.
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Gleitelemente gemäß bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind besonders zur Verwendung als Flansch-(oder Bund-)Lager, Flanschhalblager und Flanschbuchse zur Verwendung in Automobilanwendungen, zum Beispiel in Motoren (zur Abstützung von Kurbelwellen), Getrieben, Pumpen und Kompressorsystemen für Automobile, geeignet.
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HINTERGRUND DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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In Verbrennungsmotoren umfassen die Lageranordnungen in der Regel jeweils ein Paar Halblager, die eine um eine Achse drehbare Kurbelwelle festhalten. Für Kurbelwellenzapfenlageranordnungen kann mindestens ein Halblager ein Flanschhalblager sein, das ein hohles, allgemein halbzylindrisches Halbschalenlager umfasst, das mit einer allgemein halbringförmigen Anlaufscheibe versehen ist, die sich an jedem axialen Ende nach außen (radial) erstreckt.
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Erstausrüster auf dem Automobilsektor, einschließlich Motoren- und Unterbaugruppenhersteller, geben in der Regel an, dass ein zusammengefügtes Flanschlager als Teil des Hauptlagersatzes geliefert wird. Dies gestattet eine leichte Installation und hält die Anlaufscheibe während der Lebensdauer des Motors in Position. Es wird erwartet, dass das zusammengefügte Flanschlager stark genug ist, um mit Transport und Handhabung durch Bedienpersonen und/oder Roboter fertig zu werden, und flexibel genug ist, um Bearbeitungstoleranzen in dem Motor Rechnung zu tragen und eine Installation, zum Beispiel in den vorgesehenen Raum in einem Motorblock, zu gestatten. Das Flanschlager muss in der Regel mit irgendeinem Mittel zum Stützen von Drehmomentlasten des Motors, ohne dass sich die Anlaufscheiben lösen, versehen sein und einer Drehung der Anlaufscheiben bezüglich des Halbschalenlagers entgegenwirken.
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Bei einigen bekannten Flanschhalblagern wird eine einstückige Konstruktion des Halbschalenlagers und der Anlaufscheiben verwendet.
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Bei anderen bekannten Flanschhalblagern, wie zum Beispiel einem in der veröffentlichten US-Patentanmeldung Nr. US2005223546 beschriebenen, werden das Halbschalenlager und die Anlaufscheibe unter Verwendung eines Verbindungsprozesses, wie zum Beispiel von Laserschweißen, permanent miteinander verbunden. Nachteile dieser Anordnungsart umfassen, dass der Schweißpunkt brechen kann und Schmutzteilchen in den Zwischenraum zwischen dem Lagerzapfen und dem Lager gelangen können und dass die sich ergebende Anordnung sehr steif sein kann, wodurch die Leichtigkeit beeinflusst wird, mit der sie in einen Motorblock installiert werden kann.
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Bei einer weiteren Art von Flanschhalblager werden die Anlaufscheiben durch Verformung entsprechender Eingriffsmerkmale permanent an das Halbschalenlager angefügt.
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Unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 umfassen andere bekannte Merkmale zum mechanischen Ineingriffbringen einer Anlaufscheibe um die Außenfläche eines Halbschalenlagers an einem axialen Ende eine allgemein halbringförmige Platte mit einem Paar Rastnasen oder Zangen, die von dem halbkreisförmigen Innenrand nach innen ragen. Die Rastnasen haken in entsprechende Öffnungen in dem Halbschalenlager ein, wenn die Anlaufscheibe an einem axialen Ende des Halbschalenlagers um die Außenfläche verbunden ist. Die nach innen ragenden Rastnasen sind auf beiden Seiten des Lagerkranzes zu den Verbindungsflächen positioniert und sind dazu geformt, ein Anfügen der Anlaufscheibe an das Halbschalenlager zu ermöglichen, wenn das Halbschalenlager durch Zusammendrücken der Verbindungsflächen (Umfangsendflächen) elastisch oder federnd verformt wird. Die Anordnung, durch die die Rastnasen mit den Öffnungen (Aussparungen) in Eingriff gelangen, verhindert eine Trennung, wenn das Halbschalenlager in die entspannte Position zurückgekehrt ist, und verhindert auch eine Trennung, wenn das Halbschalenlager dadurch etwas zusammengedrückt ist, dass es in einer Presspassung mit einem Gehäuse in der gesamten Lageranordnung gehalten wird. Die Rastnasen weisen in der Regel eine gleichförmige Dicke auf und sind maschinell so bearbeitet, dass sie dünner sind als die halbringförmige Hauptplatte der Anlaufscheibe, um die Verwendung von (axial) schmalen Öffnungen in dem Halbschalenlager zu ermöglichen. Eine oder mehrere Stabilisierungsnasen können zwischen den Rastnasen vorgesehen sein und ragen von dem Innenrand der halbringförmigen Hauptplatte nach innen, um die Verbindung zwischen der Anlaufscheibe und dem Halbschalenlager zu verstärken und so Verschleiß zu verhindern, der zu einer wesentlichen relativen Drehung der Anlaufscheibe und des Halbschalenlagers führt.
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Der Stand der Technik beinhaltet das US-Patent Nr.
US4533261 und das europäische Patent Nr.
EP2233759 , die Flanschhalblager bereitstellen, in denen Anlaufscheiben unter Verwendung von dünnen Rastnasen gleichförmiger Dicke, die in Öffnungen in einem entsprechenden Halbschalenlager aufgenommen werden können, mit Halbschalenlagern mechanisch lose in Eingriff stehen.
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Der Stand der Technik beinhaltet auch die PCT-Veröffentlichung Nr.
WO2013/068106 , die ein Flanschhalblager (
330) bereitstellt, das mindestens eine im Wesentlichen halbringförmige Anlaufscheibe (
100A,
100B) mit einem Innenumfang, der laterale Nasen (
104A,
104B) und eine Zwischenstabilisierungsnase (
106), die von dem Innenumfang (
108) der Anlaufscheibe ragt, aufweist, und ein halbzylindrisches Halbzapfen-Halbschalenlager (
220) mit lateralen Aussparungen (
226A,
226B) und einer Zwischenstabilisierungsaussparung (
228), die in einer axialen Endfläche (
224A,
224B) des Halbschalenlagers ausgespart sind und jeweils mit den lateralen Nasen und der Stabilisierungsnase der Anlaufscheibe verbunden sind, umfasst, wobei die Stabilisierungsnase (
106) Drehstabilisierungsränder (
114) aufweist, die im Wesentlichen senkrecht von dem Innenumfang (
108) der Anlaufscheibe ragen, und die Stabilisierungsaussparung (
228) für eine axiale Relativbewegung der Stabilisierungsnase konfiguriert ist; und einen Motor, der mindestens ein solches Flanschhalblager (
330) umfasst.
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Des Weiteren beinhaltet der Stand der Technik die PCT Veröffentlichung Nr.
WO2015/007826 , die eine Anlaufscheibe (
100) für ein Flanschhalblager bereitstellt, wobei die Anlaufscheibe eine im Wesentlichen halbringförmige Platte (
102) mit einem Innenrand (
108) und einem Außenrand; und Rastnasen (
110), die von dem Innenrand der Platte nach innen ragen, umfasst, wobei die Rastnasen Verriegelungsränder (
118) aufweisen, die dazu konfiguriert sind, in entsprechende Öffnungen in einem von der Anlaufscheibe aufgenommenen Halbschalenlager einzugreifen und eine Trennung der Anlaufscheibe und des Halbschalenlagers ohne Verformung des Halbschalenlagers zu verhindern, wobei jede Rastnase einen Rastnaseninnenteil (
104A), der sich um den Innenrand der Platte herum nahe dem mittleren Teil der Anlaufscheibe befindet, um an Ränder der Öffnungen im Halbschalenlager anzugreifen, und einen Rastnasenaußenteil (
104B), der sich um den Innenrand der Platte herum von dem mittleren Teil der Anlaufscheibe entfernt befindet, aufweist und der Rastnaseninnenteil dünner als der Rastnasenaußenteil ist.
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Die Erfinder haben erkannt, dass mit bekannten Arten von Flanschhalblagern, wie zum Beispiel den in den oben genannten Schriften des Stands der Technik beschriebenen und in den 1 bis 4 dargestellten, mehrere Einschränkungen oder Nachteile verbunden sein können. Diese können unter anderem einen oder mehrere der folgenden umfassen:
- i. Wie in den 1 bis 4 gezeigt, verwenden die Flanschhalblager 1 des Stands der Technik Klammern oder 'Griffzungen' 2, 3, 4, 5 nahe den Enden der Anlaufscheiben 6, 7 zum Eingriff mit entsprechenden Kerben oder Aussparungen 8, 9, 10, 11 nahe den Enden des Halbschalenlagers 12. Diese Griffzungen sind in der Regel das einzige Teil, das die Anlaufscheiben in Eingriff mit dem Halbschalenlager hält. Es kann knifflig sein, die Griffzungen mit den entsprechenden Kerben oder Aussparungen in Eingriff zu bringen, wozu eine manuelle Handhabung der Anlaufscheiben und des Halbschalenlagers erforderlich sein kann.
- ii. Die Griffzungen der Vorrichtungen des Stands der Technik können erfordern, dass die Enden des Halbschalenlagers zusammengedrückt werden, um einen Eingriff der Klammern oder 'Griffzungen' mit entsprechenden Kerben oder Aussparungen zu gestatten.
- iii. Die Bildung der Griffzungen und entsprechenden Kerben der Vorrichtungen des Stands der Technik mit engen Toleranzen können zu einer Verlängerung der Fertigungsdurchlaufzeit führen.
- iv. Die Griffzungen der Vorrichtungen des Stands der Technik können aufgrund dessen, dass die Anlaufscheiben nicht ordnungsgemäß am Halbschalenlager angebracht sind oder während des Transports und der Handhabung vom Halbschalenlager getrennt werden, zu mehr Ausschuss bei den zusammengefügten Flanschhalblagern führen, als möglicherweise wünschenswert ist.
- v. Da die Griffzungen und die entsprechenden Kerben oder Aussparungen des Stands der Technik das einzige Teil sind, das ein selbststützendes Flanschhalblager bildet, ist die Verwendung von engen Toleranzen zwischen den Griffzungen und den entsprechenden Kerben oder Aussparungen erforderlich. Dies kann die Verwendung von bestimmten Herstellungsprozessen und strengen Qualitätskontrollen erfordern.
- vi. Das Erfordernis enger Toleranzen kann auch die Verwendung von Nachbearbeitungsschritten erforderlich machen, wie zum Beispiel Entgraten oder das Entfernen von Absätzen an den Griffzungen und/oder den entsprechenden Kerben oder Aussparungen, die von dem anfänglichen Herstellungsschritt oder der maschinellen Bearbeitung einer oder mehrerer Abschrägungen zur Erleichterung des Eingriffs der Griffzungen und der entsprechenden Kerben oder Aussparungen herrühren können. Dadurch können möglicherweise Schmutzteilchen (zum Beispiel Feilspäne oder Metallteilchen) eingeführt werden, was sich nachteilig auf die Leistung des Halbschalenlagers und/oder der Anlaufscheiben auswirken kann.
- vii. Das Erfordernis zusätzlicher Nachbearbeitungsschritte kann die Herstellungskosten erhöhen und kann sich auf die Fertigungsdurchlaufzeit auswirken. Weiterhin kann es aufgrund von Fehlern bei den Nachbearbeitungsschritten zu mehr Ausschuss bei den Anlaufscheiben und/oder Halbschalenlagern beitragen, als möglicherweise wünschenswert ist.
- viii. Die Griffzungen der Vorrichtungen des Stands der Technik können dazu führen, dass die sich ergebende Flanschhalblageranordnung einer größere Steifigkeit oder eine geringere Flexibilität aufweist, als für eine einfache und effektive Installation des Flanschhalblagers in einer Aussparung in einem Motorgehäuse möglicherweise wünschenswert ist.
- ix. Die Verwendung von Heftschweißungslinien oder -durchläufen in einigen Vorrichtungen des Stands der Technik zum permanenten Verbinden der Anlaufscheiben und des halben Halbschalenlagers kann die Verwendung von Spannvorrichtungen zum Stützen jeder Anordnung während der Herstellung erfordern. Das sich ergebende Flanschhalblager kann auch relativ steif sein und eine geringe Flexibilität aufweisen, was für eine einfache und effektive Installation des Flanschhalblagers in das Endprodukt, zum Beispiel ein Motorgehäuse, unerwünscht sein kann; und
- x. durch die Verwendung von Schweißen können möglicherweise auch Unreinheiten und/oder Schmutzteilchen (zum Beispiel Schweißstaub) eingeführt werden, was sich nachteilig auf die Leistung des Halbschalenlagers und/oder der Anlaufscheiben auswirken kann.
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KURZFASSUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Die Erfinder haben erkannt, dass ein verbessertes Gleitelement, insbesondere eines zur Verwendung als Flanschhalblager oder Flanschlager, erforderlich ist, das effektiver ist als bekannte Arten von Gleitelementen, insbesondere bekannte Arten von Flanschhalblagern oder Flanschlagern, zur Verwendung in Automotoranwendungen, einschließlich in Motoren, die mit Stopp-Start-Systemen betrieben werden, und insbesondere, wo das Gleitelement zum Stützen von rotierenden Komponenten, wie zum Beispiel einer Kurbelwelle, verwendet werden soll. Weiterhin haben die Erfinder erkannt, dass ein Gleitelement erforderlich ist, das selbststützend und ausreichend starr für Transport und Handhabung, jedoch flexibel genug zum Ermöglichen einer Installation in ein Gehäuse (zum Beispiel einen Motorblock) ohne Trennung der Anlaufscheiben von dem Halblager erforderlich ist.
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In der folgenden Beschreibung wird der Begriff "Kopplungselement" vorzugsweise für den Bezug auf ein Element verwendet, das eine zusätzliche oder getrennte (das heißt verschiedene) Komponente von anderen Komponenten des Gleitelements ist. Wie unten besprochen, sind mit der Verwendung eines zusätzlichen oder getrennten Kopplungselements deutliche Vorteile verbunden. Es ist jedoch möglich, dass das Kopplungselement mit einer ersten Komponente der Gleitelementkomponente verbunden wird, bevor das Kopplungselement dann auch mit einer zweiten Komponente des Gleitelements verbunden wird.
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Die vorliegende Erfindung wird in den angehängten unabhängigen Ansprüchen definiert und stellt gemäß einem ersten Aspekt ein Gleitelement zum verschiebbaren Stützen einer Drehwelle bereit, umfassend: eine erste Gleitelementkomponente; eine zweite Gleitelementkomponente; und mindestens ein Kopplungselement, das zur Kopplung mit der ersten Gleitelementkomponente konfiguriert ist und zur Kopplung mit der zweiten Gleitelementkomponente konfiguriert ist, um die erste Gleitelementkomponente und die zweite Gleitelementkomponente unter Bildung des Gleitelements lösbar zu koppeln.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Gleitelement die Form eines Flanschhalblagers annehmen, das ein Halbschalenlager und ein Paar Anlaufscheiben, die mit dem Halbschalenlager gekoppelt sind, um eine selbststützende Anordnung zu bilden, umfasst.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eignen sich besonders zur Verwendung bei einem oder mehreren der folgenden: Automotoren; Getrieben; Pumpen und Kompressorsystemen.
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Die Erfinder sind der Ansicht, dass das verbesserte Gleitelement der vorliegenden Erfindung mehrere Vorteile gegenüber den Vorrichtungen des Stands der Technik aufweisen kann, wozu unter anderem einige oder alle der folgenden zählen:
- i. Die Verwendung von mindestens einem Kopplungselement statt der Griffzungen einiger Vorrichtungen des Stands der Technik zum Koppeln des Halbschalenlagers und der Anlaufscheiben kann die Komplexität des Gleitelements im Vergleich zu Vorrichtungen des Stands der Technik reduzieren und kann das Zusammenbauen des Flanschhalblagers schneller und leichter machen.
- ii. Die Verwendung von mindestens einem Kopplungselement statt der Griffzungen einiger Vorrichtungen des Stands der Technik kann das Erfordernis eines Zusammendrückens des Halbschalenlagers, um es mit den Griffzungen der Anlaufscheiben in Eingriff zu bringen, reduzieren oder eliminieren.
- iii. Die Verwendung von mindestens einem Kopplungselement statt der Griffzungen einiger Vorrichtungen des Stands der Technik kann aufgrund des Wegfalls von kniffligen manuellen Arbeitsschritten die Fertigungsdurchlaufzeit reduzieren.
- iv. Die Verwendung von mindestens einem Kopplungselement statt der Griffzungen einiger Vorrichtungen des Stands der Technik kann das Ausschussvolumen von Abfallstücken von Flanschlagern des Stands der Technik, die nicht ordnungsgemäß zusammengefügt worden sind oder die sich während des Transports und der Handhabung getrennt haben, eliminieren.
- v. Die Verwendung von mindestens einem Kopplungselement statt der Griffzungen einiger Vorrichtungen des Stands der Technik kann das Erfordernis enger Toleranzen zwischen den Griffzungen und den entsprechenden Kerben oder Aussparungen reduzieren oder eliminieren, was den Herstellungsprozess vereinfachen und die zugehörigen Kosten reduzieren kann.
- vi. Die Verwendung von mindestens einem Kopplungselement statt der Griffzungen einiger Vorrichtungen des Stands der Technik kann das Erfordernis von Nachbearbeitungsschritten, einschließlich Entgraten oder das Entfernen von Absätzen an den Griffzungen und/oder den entsprechenden Kerben oder Aussparungen, die von dem anfänglichen Ausbildungsschritt herrühren können, reduzieren oder eliminieren. Dies kann den Herstellungsprozess weiter vereinfachen und die zugehörigen Kosten reduzieren. Es kann auch das Einführen von Schmutzteilchen (zum Beispiel Feilspänen oder Metallteilchen) reduzieren oder eliminieren, die sich ansonsten negativ auf die Leistung des Halbschalenlagers und/oder der Anlaufscheiben auswirken können.
- vii. Die Verwendung von mindestens einem Kopplungselement statt der Griffzungen einiger Vorrichtungen des Stands der Technik kann die Steifheit der sich ergebenden Flanschhalblager reduzieren und ihre Flexibilität erhöhen. Dies kann die Installation der Flanschhalblager in das Endprodukt (zum Beispiel ein Motorgehäuse) erleichtern. Weiterhin kann dadurch der Anteil von Ausschuss im Vergleich zu Vorrichtungen des Stands der Technik, die möglicherweise zu steif oder nicht flexibel genug sind, um in ein Motorgehäuse installiert zu werden, reduziert werden.
- viii. Die Verwendung mindestens eines Kopplungselements statt des Schweißens, das bei einigen Vorrichtungen Stands der Technik verwendet wird, kann die damit verbundenen Schmutzteilchen (zum Beispiel Schweißstaub) reduzieren oder eliminieren, die sich ansonsten nachteilig auf die Leistung des Halbschalenlagers und/oder der Anlaufscheiben auswirken können.
- ix. Das mindestens eine Kopplungselement kann aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein. Vorzugsweise kommt es zu keiner Beeinträchtigung oder Trennung des mindestens einen Kopplungselements während der Verwendung des Flanschlagers. Die Verwendung mindestens eines Kopplungselements statt des Schweißens, das bei einigen Vorrichtungen des Stands der Technik verwendet wird, kann bedeuten, dass, wenn irgendeine geringfügige Beeinträchtigung oder Trennung des mindestens einen Kopplungselements vorläge, die sich ergebenden Schmutzteilchen weicher als die Metallschmutzteilchen sein können, die gemeinhin mit den Vorrichtungen der Stands der Technik, die Schweißen umfassen, verbunden sind, und deshalb eher den Lagerzwischenraum durchqueren können, ohne die Laufflächen der Anlaufscheiben und/oder der Halbschalenlager zu beschädigen oder die Leistung des Flanschhalblagers zu beeinträchtigen; und
- x. das mindestens eine Kopplungselement kann zum Koppeln von Gleitelementkomponenten, die aus irgendwelchen ausgewählten Materialien hergestellt sein oder damit beschichtet sein können, verwendet werden. Zum Beispiel kann das mindestens eine Kopplungselement zum Koppeln von Gleitelementkomponenten, die eine Laufschicht auf Polymerbasis umfassen, und unabhängig davon, ob sie irgendwelche Zusätze oder bestimmte Materialien enthält, verwendet werden.
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Durch Entwicklung der vorliegenden Erfindung haben die Erfinder die Herstellungskomplexität der Vorrichtungen des Stands der Technik, die Griffzungen mit engen Toleranzen enthalten, reduziert und haben den nicht intuitiven Schritt des Ersetzens der Zungen, die integral mit anderen Komponenten des Gleitelements ausgebildet sind, durch ein getrenntes Kopplungselement unternommen. Die Erfinder haben einen Schritt zurück von dem bekannten Entwicklungsweg von Flanschhalblagern getan und haben eine Verbesserung geleistet, die im Vergleich zu der Verwendung von bekannten Flanschhalblagern mehrere deutliche Vorteile bietet.
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Die Erfinder haben erkannt, dass die Auswahl des Materials und der Eigenschaften des Kopplungselements ein wichtiger Faktor bei der Leistung des sich ergebenden Gleitelements ist. Vorzugsweise weist das Kopplungselement einige oder alle der folgenden Eigenschaften auf, unter anderem:
- i. Bereitstellen einer geeigneten Ausgewogenheit zwischen Steifheit und Flexibilität des sich ergebenden Gleitelements, so dass es bei Handhabung und Transport intakt bleibt, aber auch leichter auf ein Gehäuse ausgerichtet und darin positioniert werden kann;
- ii. Bieten eines guten Widerstands gegen Beeinträchtigung bei Vorhandensein von Schmiermitteln, wie zum Beispiel Motoröl;
- iii. Bieten eines guten Widerstands gegen Beeinträchtigung bei Beaufschlagung mit den mit Automotoren verbundenen Betriebstemperaturen; und
- iv. Bieten eines gewissen Widerstands gegen Drehmomentlasten. Wie unten in Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besprochen, muss die Drehmomentlastfähigkeit jedoch aufgrund des Vorhandenseins anderer Eingriffsmerkmale (zum Beispiel Vorsprünge und entsprechende Kerben) nicht besonders hoch sein.
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Einige bevorzugte Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen angeführt, auf die nunmehr Bezug genommen werden soll.
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Vorzugsweise dient das Gleitelement der Abstützung einer Kurbelwelle und/oder einer Nockenwelle. Vorzugsweise dient das Gleitelement der Abstützung einer Kurbelwelle für einen Motor für Automobilanwendungen.
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Vorzugsweise umfasst die erste Gleitelementkomponente mindestens ein erstes Eingriffsmerkmal und umfasst die zweite Gleitelementkomponente mindestens ein zweites Eingriffsmerkmal, wobei das mindestens eine erste Eingriffsmerkmal mit dem mindestens zweiten Eingriffsmerkmal in Eingriff gebracht werden kann und das mindestens eine Kopplungselement zur Kopplung mit dem mindestens einen ersten Eingriffsmerkmal konfiguriert ist und zur Kopplung mit dem mindestens einen zweiten Eingriffsmerkmal konfiguriert ist, um die erste Gleitelementkomponente und die zweite Gleitelementkomponente zur Bildung des Gleitelements lösbar zu koppeln.
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Vorzugsweise umfasst das erste Eingriffsmerkmal mindestens einen Ansatz und umfasst das zweite Eingriffsmerkmal mindestens eine Kerbe, wobei der mindestens eine Ansatz mit der mindestens einen Kerbe in Eingriff gebracht werden kann, wobei das mindestens eine Kopplungselement zur Kopplung mit dem mindestens einen Ansatz konfiguriert ist und zur Kopplung mit der mindestens einen Kerbe konfiguriert ist, um die erste Gleitelementkomponente und die zweite Gleitelementkomponente zur Bildung des Gleitelements lösbar zu koppeln. Der mindestens eine Ansatz und die mindestens eine Kerbe können verhindern, dass sich die Anlaufscheiben im Gebrauch des Flanschhalblagers relativ zu dem Halbschalenlager drehen, oder zumindest verhindern, dass sich die Anlaufscheiben über eine bestimmte Anzahl von Grad der Drehbewegung, die der Toleranz zwischen dem mindestens einen Ansatz und der mindestens einen Kerbe entspricht, drehen.
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Vorzugsweise umfasst das mindestens eine Kopplungselement mindestens einen elastischen (oder elastisch vorgespannten) Teil.
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Vorzugsweise umfasst das mindestens eine Kopplungselement mindestens ein elastisches (oder elastisch vorgespanntes) Befestigungselement.
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Vorzugsweise umfasst das mindestens eine Kopplungselement mindestens eine elastische (oder elastisch vorgespannte) Klammer. Das Kopplungselement kann zum Beispiel eine Federklammer sein.
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Vorzugsweise ist das mindestens eine Kopplungselement aus einem anderen Material als ein Material der ersten Gleitelementkomponente und ein Material der zweiten Gleitelementkomponente hergestellt. Dadurch wird die Verwendung eines zusätzlichen oder getrennten (das heißt verschiedenen) Kopplungselements besonders vorteilhaft, da es aus irgendeinem Material (oder Verbundmaterial) hergestellt werden kann, damit es die wünschenswertesten Eigenschaften erhält. Es kann zum Beispiel aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein, während die erste und die zweite Gleitelementkomponente aus Metall oder einer Legierung hergestellt sein können oder damit beschichtet sein können.
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Das mindestens eine Kopplungselement kann aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein. Vorzugsweise widersteht das Material Betriebstemperaturen und Schmiermitteln, die in der Regel in Motoren für Automobilanwendungen verwendet werden. Geeignete Kunststoffmaterialien umfassen Polyetheretherketon (PEEK) oder Polyphthalamid (PPA). Kopplungselemente, die aus Kunststoffmaterial hergestellt sind, können unter Verwendung eines Spritzgieß- oder Spritzextrusionsprozesses hergestellt werden.
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Als Alternative dazu kann das mindestens eine Kopplungselement aus Metall hergestellt sein. Es kann zum Beispiel aus Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt oder Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt (Federstahl) oder aus geformtem Draht hergestellt sein. Geeignete Prozesse zur Herstellung von Kopplungselementen, die aus Metall hergestellt sind, werden dem Fachmann wohlbekannt sein.
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Als Alternative dazu kann das mindestens eine Kopplungselement aus einem Formgedächtnismaterial (zum Beispiel einer Formgedächtnislegierung oder einem Formgedächtnispolymer) hergestellt sein. Dies kann dem Gleitelement in Abhängigkeit von der Temperatur, mit der es beaufschlagt wird, einen variablen Grad von Flexibilität verleihen. Zum Beispiel kann das Kopplungselement bei einer geringeren Temperatur (zum Beispiel bei einer Montagetemperatur) eine stärkere Relativbewegung zwischen der ersten Gleitelementkomponente (zum Beispiel einer Anlaufscheibe) und der zweiten Gleitelementkomponente (zum Beispiel einem Halbschalenlager) gestatten, während das Gleitelement bei höheren Temperaturen (zum Beispiel während des Betriebs des Gleitelements in einer Automotorumgebung) nur eine geringere oder eingeschränktere Relativbewegung zwischen der ersten Gleitelementkomponente und der zweiten Gleitelementkomponente gestatten kann. Dies ist in erster Linie auf die Ausdehnung des Formgedächtnismaterials bei höheren Temperaturen zurückzuführen.
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Vorzugsweise ist die mindestens eine Kerbe mit mindestens einem Wandmerkmal zum Widerstehen eines Ausstoßens des mindestens einen Kopplungselements aus der mindestens einen Kerbe versehen.
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Vorzugsweise umfasst das mindestens eine Wandmerkmal mindestens einen abgewinkelten Teil mindestens einer Wand der mindestens einen Kerbe.
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Als Alternative umfasst das mindestens eine Wandmerkmal mindestens einen Vorsprung, der von mindestens einer Wand der mindestens einen Kerbe ragt. Dies kann eine Verengung der Öffnung der Kerbe oder eine Schulter bilden.
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Das Gleitelement kann mehrere Kopplungselemente umfassen, die jeweils zur Kopplung mit der ersten Gleitelementkomponente konfiguriert sind und zur Kopplung mit der zweiten Gleitelementkomponente konfiguriert sind, um die erste Gleitelementkomponente und die zweite Gleitelementkomponente zur Bildung des Gleitelements lösbar zu koppeln.
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Werden mehrere Ansätze, Kerben und Klammern verwendet, sind sie vorzugsweise miteinander identisch. Dies muss jedoch nicht der Fall sein. Zum Beispiel können ein(e) oder mehrere der Ansätze oder Kerben andere Abmessungen als die anderen haben, und die Klammern können entsprechend dimensioniert sein. Eine oder mehrere der Klammern können aus einem anderen Material hergestellt sein und einen anderen Grad an Elastizität als die anderen bieten.
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Vorzugsweise umfasst die erste Gleitelementkomponente ein Lagerelement (zum Beispiel ein Halbschalenlager). Das Halbschalenlager kann von einfacher bekannter Halbschalenlagerart sein, wie zum Beispiel ein Metall- oder Bimetall-Halbschalenlager, das in der Regel bei der Herstellung von Flanschhalblagern für Automotoranwendungen verwendet wird. Als Alternative dazu kann das Lager zum Beispiel eine Laufschicht auf Polymerbasis oder eine gesinterte Beschichtung aus einem geeigneten Material umfassen.
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Vorzugsweise umfasst die zweite Gleitelementkomponente mindestens eine Anlaufscheibe. Besonders bevorzugt umfasst das zweite Gleitelement ein Paar Anlaufscheiben. Die Anlaufscheiben können identisch oder voneinander verschieden sein. Die Anlaufscheiben können eine einfache Anlaufscheibe bekannter Art, wie zum Beispiel eine Metall- oder Bimetall-Anlaufscheibe sein, die in der Regel bei der Herstellung von Flanschhalblagern für Automotoranwendungen verwendet wird. Als Alternative dazu kann das Lager zum Beispiel eine Laufschicht auf Polymerbasis oder eine gesinterte Beschichtung aus einem geeigneten Material umfassen.
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Besonders geeignete Anlaufscheiben umfassen zum Beispiel verbesserte Anlaufscheiben jener Art, die in der veröffentlichten internationalen Patentanmeldung Nr.
WO2014/091206 beschrieben wird, die eine Anlaufscheibe bereitstellt, welche eine Polymerschicht mit profilierter Dicke umfasst, oder jener Art, die in der Patentanmeldung des Vereinigten Königsreichs Nummer 1507205.1 beschrieben wird, die eine Anlaufscheibe bereitstellt, welche eine Laufschicht auf Polymerbasis umfasst, die eine strukturierte Fläche umfasst. Diese Anlaufscheiben können jedoch eine gewisse Modifikation gemäß der vorliegenden Erfindung erfordern.
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Vorzugsweise umfasst die erste Gleitelementkomponente (zum Beispiel ein Halbschalenlager) eine einzige Aussparung oder einen einzigen Ausschnitt in jeder Seite des Halbschalenlagers, die bzw. der an oder nahe dem Kranz des Halbschalenlagers positioniert ist. Vorzugsweise umfasst die zweite Gleitelementkomponente (zum Beispiel die Anlaufscheiben) einen einzigen Ansatz, der sich an oder nahe dem Kranz jeder Anlaufscheibe in einer Richtung erstreckt, die senkrecht zu einer Tangente der gekrümmten Außenfläche der Anlaufscheibe verläuft. Mit anderen Worten, der einzige Ansatz erstreckt sich vorzugsweise zu einer Krümmungsmitte der Anlaufscheibe. Vorzugsweise können die Ansätze mit den Aussparungen in Eingriff gebracht werden, um die erste und die zweite Gleitelementkomponente miteinander zu verriegeln und sie relativ zueinander einzuschränken, um jegliche signifikante relative Drehung der ersten und der zweiten Gleitelementkomponente zu verhindern.
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Als Alternative dazu kann die erste Gleitelementkomponente (zum Beispiel ein Halbschalenlager) einen einzigen Ansatz umfassen und kann die zweite Gleitelementkomponente (zum Beispiel die Anlaufscheiben) eine einzige Aussparung oder einen einzigen Ausschnitt (das heißt das jeweilige Gegenstück der oben beschriebenen Anordnung) umfassen.
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Ein Vorteil der Verwendung einer Aussparung an oder nahe dem Kranz der ersten Gleitelementkomponente (zum Beispiel des Halbschalenlagers) und eines sich am oder nahe dem Kranz der zweiten Gleitelementkomponente (zum Beispiel der Anlaufscheiben) erstreckenden Ansatzes besteht darin, dass diese Eingriffsmerkmale während des anfänglichen Herstellungsvorgangs (zum Beispiel durch Stanzen, Laserschneiden oder einen anderen geeigneten Prozess) ausgebildet werden können, wenn die erste und die zweite Gleitelementkomponente als Rohlinge aus einem Flachmaterial gebildet werden. Die Verriegelungsoder Verschachtelungsbeschaffenheit der Anordnung der Komponenten, insbesondere der Anlaufscheiben, auf einer Rohmaterialfläche ist derart, dass die Ansätze aus einem Rohmaterial gebildet werden, das ansonsten als Ausschuss verworfen werden könnte.
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Die Aussparungen der ersten Gleitelementkomponente (zum Beispiel des Halbschalenlagers) und die Ansätze der zweiten Gleitelementkomponente (zum Beispiel der Anlaufscheiben) können vom Kranz der ersten Gleitelementkomponente und der zweiten Gleitelementkomponente beabstandet sein, um eine fehlersichere (oder 'Poka-Yoke-')Vorrichtung zur Unterstützung von Bedienpersonen an der Fertigungsstraße zum Identifizieren der ordnungsgemäßen Ausrichtung der Anlaufscheiben bezüglich des Halbschalenlagers bereitzustellen.
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Vorzugsweise umfasst/umfassen das Halbschalenlager und/oder die Anlaufscheiben eine Laufschicht auf Polymerbasis. Es können auch andere Laufschichtenmaterialien verwendet werden, darunter eine gesinterte Beschichtung aus einem geeigneten Material. Ein weiterer Vorteil der Gleitelemente gemäß bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die ein Kopplungselement umfassen, besteht darin, dass im Gegensatz zu einigen bekannten maschinell bearbeiteten Flanschlagern verschiedene Materialien für die Laufflächen oder Laufschichten von Lagern und Anlaufscheiben verwendet werden können. Eine davon kann zum Beispiel eine Laufschicht auf Polymerbasis aufweisen, und die andere kann eine Laufschicht oder -fläche aufweisen, die aus einem anderen Material (zum Beispiel einem Metall oder einer Legierung) hergestellt ist.
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Vorzugsweise wird die Laufschicht auf Polymerbasis durch einen Spritz- oder einen Siebdruckprozess auf dem Halbschalenlager- und/oder Anlaufscheibensubstrat gebildet.
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Die Laufschicht auf Polymerbasis kann direkt auf das Anlaufscheibensubstrat und/oder das Halbschalenlagersubstrat aufgebracht werden. Als Alternative dazu kann die Laufschicht auf Polymerbasis auf eine auf dem Anlaufscheibensubstrat und/oder dem Halbschalenlagersubstrat aufgebrachte Zwischenschicht aufgebracht werden. Das Anlaufscheibensubstrat und/oder das Halbschalenlagersubstrat können ein Metall- oder Bimetallsubstrat sein. Die Zwischenschicht kann auch eine Metall- oder Bimetallschicht sein.
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Die Laufschicht auf Polymerbasis kann durch Ablagern mehrerer Unterschichten auf Polymerbasis gebildet werden. Die mehreren Unterschichten auf Polymerbasis können Unterschichten mit gleicher oder unterschiedlicher Dicke umfassen. Aufeinanderfolgende Polymerlaufschichten können verschieden gemustert sein, um eine profilierte Laufschicht auf Polymerbasis mit nicht gleichförmiger Dicke aufzubauen. Die Verwendung von Unterschichten kann eine bessere Steuerung der Dicke der profilierten Polymerlaufschicht gewährleisten.
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Die vorliegende Erfindung wird ferner in den angehängten unabhängigen Ansprüchen definiert und stellt gemäß einem zweiten Aspekt ein Flanschhalblager bereit, das das Gleitelement des ersten Aspekts der Erfindung umfasst.
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Die vorliegende Erfindung wird ferner in den angehängten unabhängigen Ansprüchen definiert und stellt gemäß einem dritten Aspekt eine Flanschbuchse bereit, die das Gleitelement des ersten Aspekts der Erfindung umfasst.
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Die vorliegende Erfindung wird ferner in den angehängten unabhängigen Ansprüchen definiert und stellt gemäß einem vierten Aspekt einen Motor bereit, der das Gleitelement des ersten Aspekts der Erfindung oder das Flanschhalbschalenlager des zweiten Aspekts der Erfindung oder die Flanschbuchse des dritten Aspekts der Erfindung umfasst.
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Die vorliegende Erfindung wird ferner in den angehängten unabhängigen Ansprüchen definiert und stellt gemäß einem fünften Aspekt ein Verfahren zum Zusammenfügen eines Gleitelements zum verschiebbaren Stützen einer drehbaren Welle bereit, das die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen einer ersten Gleitelementkomponente; Bereitstellen einer zweiten Gleitelementkomponente; Bereitstellen mindestens einer Kopplungskomponente; Positionieren der ersten Gleitelementkomponente und der zweiten Gleitelementkomponente nahe beieinander und Koppeln des mindestens einen Kopplungselements mit der ersten Gleitelementkomponente und Koppeln des mindestens einen Kopplungselements mit dem zweiten Gleitelement, um die erste Gleitelementkomponente und die zweite Gleitelementkomponente zur Bildung des Gleitelements lösbar zu koppeln.
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Ferner wird die vorliegende Erfindung in den angehängten unabhängigen Ansprüche definiert und stellt gemäß einem sechsten Aspekt einen Satz von Teilen für ein Gleitelement zum verschiebbaren Stützen einer drehbaren Welle bereit, umfassend: eine erste Gleitelementkomponente; eine zweite Gleitelementkomponente; und mindestens ein Kopplungselement; wobei das mindestens eine Kopplungselement mit der ersten Gleitelementkomponente koppelbar ist und das mindestens eine Kopplungselement mit der zweiten Gleitelementkomponente koppelbar ist, um die erste Gleitelementkomponente und die zweite Gleitelementkomponente zur Bildung des Gleitelements lösbar zu koppeln.
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Die axiale Fläche jeder Anlaufscheibe kann mit einer oder mehreren Ölverteilungsnuten versehen sein, die zwischen dem Innen- und Außenrand der Anlaufscheibe verlaufen. Vorzugsweise verlaufen die Ölverteilungsnuten in einer durchgehenden Anordnung, die Durchfluss von Öl ermöglicht, quer über die Anlaufscheibe vom Innenrand zum Außenrand. Die axiale Fläche der Laufschicht auf Polymerbasis kann deshalb mehrere unterbrochene Teile umfassen, die durch die eine oder die mehreren Ölverteilungsnuten getrennt sind. Das Vorsehen der Ölverteilungsnuten in der axialen Fläche der Anlaufscheibe kann die Qualität des Ölfilms zwischen der Anlaufscheibe und der Welle verbessern. Im Gebrauch kann Schmieröl in den Lagerzwischenraum zwischen dem entsprechenden Halbschalenlager und dem rotierenden Kurbelwellenzapfen gepumpt werden und leckt in den weiteren Zwischenraum zwischen der Anlaufscheibe und der Gegenfläche des rotierenden Kurbelwellenarms heraus.
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Die Anlaufscheiben und/oder das Halbschalenlager können an einem oder an beiden Enden mit Verbindungsflächenentlastungsteilen versehen sein.
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Obgleich die verschiedenen Figuren und die zugehörige Beschreibung Flanschhalblager (das heißt halbringförmige Flanschlager) zeigen, gilt die vorliegende Erfindung gleichermaßen für Flanschlager (das heißt ringförmige Flanschlager).
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es werden nunmehr einige beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, darin zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Gleitelements des Stands der Technik in Form einer Flanschhalblageranordnung, die ein Halbschalenlager und ein Paar Anlaufscheiben umfasst;
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2 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Gleitelements des Stands der Technik von 1;
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3 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Gleitelements des Stands der Technik in Form einer Flanschhalblageranordnung, die ein Halbschalenlager und ein Paar Anlaufscheiben umfasst;
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4 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Gleitelements des Stands der Technik von 3;
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5 eine perspektivische Ansicht eines Gleitelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Form einer Flanschhalblageranordnung, die ein Halbschalenlager, ein Paar Anlaufscheiben und ein Kopplungselement umfasst;
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6 eine weitere perspektivische Ansicht des Gleitelements von 5;
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7 eine Seitenansicht des Gleitelements von 5;
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8 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Gleitelements von 5;
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9 eine Draufsicht des Gleitelements von 5, die eine der Anlaufscheiben und das in Eingriff mit dem Halbschalenlager gebrachte Kopplungselement zeigt;
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10 eine perspektivische Ansicht eines Gleitelements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Form einer Flanschhalblageranordnung, die ein Halbschalenlager, ein Paar Anlaufscheiben und drei Kopplungselemente umfasst;
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11 eine weitere perspektivische Ansicht des Gleitelements von 10;
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12 eine Seitenansicht des Gleitelements von 10;
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13 eine auseinandergezogene Draufsicht des Gleitelements von 10, bei der eine der Anlaufscheiben in Eingriff mit dem Halbschalenlager gebracht und über drei Kopplungselemente damit gekoppelt wird;
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14 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Gleitelements von 10, die eine der Anlaufscheiben, das Halbschalenlager und die drei Kopplungselemente zum Koppeln mit den Anlaufscheiben und mit dem Halbschalenlager zeigt;
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15 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Gleitelements von 10, die eine der Anlaufscheiben, das Halbschalenlager und die drei Kopplungselemente der ersten Beispielart zeigt, in der die Kopplungselemente mit den Ansätzen der Anlaufscheibe zum Eingriff mit den Kerben des Halbschalenlagers gekoppelt (oder vorher damit in Eingriff gebracht) worden sind, wenn die Anlaufscheibe und das Halbschalenlager in Eingriff gebracht werden;
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16 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines alternativen Gleitelements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Form einer Flanschhalblageranordnung, die ein Halbschalenlager, ein Paar Anlaufscheiben und drei Kopplungselemente einer zweiten Beispielart umfasst, wobei sie eine der Anlaufscheiben, das Halbschalenlager und die drei Kopplungselemente zeigt, wobei die Kopplungselemente mit den Kerben des Halbschalenlagers zum Eingriff mit den Ansätzen der Anlaufscheibe gekoppelt (oder vorher damit in Eingriff gebracht) worden sind, wenn die Anlaufscheibe und das Halbschalenlager in Eingriff gebracht werden;
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17A eine Nahansicht eines Eingriffsbereichs zwischen einem Ansatz jeder Anlaufscheibe und einer entsprechenden Kerbe des Halbschalenlagers der Gleitelemente der Ausführungsformen der 5 und 10, die ein erstes beispielhaftes Wandmerkmal zum Entgegenwirken eines Ausstoßens des (der) Kopplungselements (Kopplungselemente) zeigt;
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17B eine Nahansicht eines Eingriffsbereichs zwischen einem Ansatz jeder Anlaufscheibe und einer entsprechenden Kerbe des Halbschalenlagers der Gleitelemente der Ausführungsformen der 5 und 10, die ein zweites beispielhaftes Wandmerkmal zum Entgegenwirken eines Ausstoßens des (der) Kopplungselements (Kopplungselemente) zeigt;
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17C eine Nahansicht eines Eingriffsbereichs zwischen einem Ansatz jeder Anlaufscheibe und einer entsprechenden Kerbe des Halbschalenlagers der Gleitelemente der Ausführungsformen der 5 und 10, die ein drittes beispielhaftes Wandmerkmal zum Entgegenwirken eines Ausstoßens des (der) Kopplungselements (Kopplungselemente) zeigt;
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18A eine Nahansicht eines Eingriffsbereichs zwischen einem Ansatz jeder Anlaufscheibe und einer entsprechenden Kerbe des Halbschalenlagers des Gleitelements der Ausführungsform von 16, die ein erstes beispielhaftes Wandmerkmal zum Entgegenwirken eines Ausstoßens des (der) Kopplungselements (Kopplungselemente) zeigt;
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18B eine Nahansicht eines Eingriffsbereichs zwischen einem Ansatz jeder Anlaufscheibe und einer entsprechenden Kerbe des Halbschalenlagers des Gleitelements der Ausführungsform von 16, die ein zweites beispielhaftes Wandmerkmal zum Entgegenwirken eines Ausstoßens des (der) Kopplungselements (Kopplungselemente) zeigt; und
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18C eine Nahansicht eines Eingriffsbereichs zwischen einem Ansatz jeder Anlaufscheibe und einer entsprechenden Kerbe des Halbschalenlagers des Gleitelements der Ausführungsform von 16, die ein drittes beispielhaftes Wandmerkmal zum Entgegenwirken eines Ausstoßens des (der) Kopplungselements (Kopplungselemente) zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Die 5 bis 9 zeigen ein Gleitelement 20 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem das Gleitelement die Form eines Flanschhalblagers einnimmt, das ein Halbschalenlager 21 und ein Paar Anlaufscheiben 22, 23 umfasst.
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Das halbringförmige Halbschalenlager 21 umfasst eine Kerbe 24, 25 (oder eine Aussparung oder einen Ausschnitt oder einen Schlitz) auf jeder Seite des Lagerrückens an oder nahe dem Kranz. Jede halbringförmige Anlaufscheibe 22, 23 umfasst einen Ansatz (oder einen Lappen oder einen Vorsprung) 26, 27, der sich zu einer Krümmungsmitte der Anlaufscheibe erstreckt.
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Die Kerben 24, 25 des Halbschalenlagers sind dazu konfiguriert, die Ansätze 26, 27 der Anlaufscheiben aufzunehmen, so dass, wenn die Ansätze der Anlaufscheiben in den Kerben aufgenommen sind, eine Fläche jeder Anlaufscheibe, die die ringförmigen Seitenflächen (das heißt eine Unterseite jeder Anlaufscheibe, wie in den Figuren gezeigt) verbindet, an einer Rückseite des Halbschalenlagers (das heißt der Oberseite des in 5 gezeigten Halbschalenlagers) anliegt.
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Wie weiter unten besprochen wird, besteht ein wichtiger Vorteil der Verwendung eines Kopplungselements zum Koppeln des Halbschalenlagers und der Anlaufscheiben statt der Griffzungen mit engen Toleranzen einiger Flanschhalblager des Stands der Technik darin, dass die Ansätze und die Kerben nicht genau maschinell bearbeitet werden müssen und nur relativ lose Toleranzen aufweisen müssen. Mit anderen Worten, die Ansätze brauchen nur eine relativ lose Passung in den Kerben zu haben, die lockerer als die Passung ist, die durch bekannte Griffzungen umfassende Flanschhalblager erforderlich sind.
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Wenn die Anlaufscheiben und das Halbschalenlager, wie in den 8 und 9 gezeigt, zur Bildung des Flanschhalblagers 20 von 5 zusammengefügt sind, werden die Anlaufscheiben 22, 23 durch das Halbschalenlager 21 gestützt. Mit anderen Worten, die Anlaufscheiben sind an gegenüberliegenden Seiten des Halbschalenlagers aufgehängt.
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Es wird ein Kopplungselement 28 zum Koppeln jeder Anlaufscheibe mit dem Halbschalenlager verwendet. Dies kann eine selbststützende Flanschhalblageranordnung bereitstellen. Insbesondere wird ein Kopplungselement an dem Ansatz jeder Anlaufscheibe gekoppelt und wird auch an der Kerbe in jeder Seite des Halbschalenlagers gekoppelt, um jede Anlaufscheibe mit dem Halbschalenlager zu koppeln.
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Das Kopplungselement 28 ist vorzugsweise ein elastisches (oder elastisch vorgespanntes) Kopplungselement. Vorzugsweise ist das Kopplungselement ein elastisches Befestigungselement, wie zum Beispiel eine Klammer. Die elastische Beschaffenheit der Klammer gewährleistet, dass die Flanschhalblageranordnung eine gewisse Flexibilität aufweist, aufgrund derer ihr Ausrichten auf ein Gehäuse (zum Beispiel einen Teil eines Motorblocks) und ihr Einführen erleichtert wird, da sie ein geringes Ausmaß an relativer Bewegung zwischen den Anlaufscheiben und dem Halbschalenlager gestattet.
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Eine bevorzugte Form einer elastischen Klammer 28, die in den 5 bis 9 gezeigt wird, weist einen mittleren U-förmigen Teil 29 und ein Paar abgewinkelter Arme 30, 31, die von dem mittleren Teil vorragen, auf. Es versteht sich, dass die Klammer eine andere Konfiguration aufweisen kann. Zum Beispiel können die Arme eine andere Form aufweisen und/oder in einem anderen Winkel von dem mittleren Teil oder von einer anderen Stelle (zum Beispiel einem Teil weit oben an den Wänden des mittleren U-förmigen Teils) vorragen. Der mittlere Teil der Klammer kann gerade oder gekrümmt sein, so dass er beim Einführen in die Kerbe der gekrümmten Seitenfläche der Anlaufscheibe folgt.
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Vorzugsweise ist eine Wand jeder Kerbe mit mindestens einem Merkmal ausgebildet, das einem Herausziehen oder Ausstoßen der Klammer aus einer Öffnung (oder einer Mündung) der Kerbe widersteht oder entgegenwirkt. Wie in den 17A bis 17C gezeigt, können die Kerben zum Beispiel abgewinkelte Seitenwände 32, 33 aufweisen, die zu der Mündung konvergieren, oder können abgewinkelte Teile 34, 35 nahe der Mündung aufweisen. Als Alternative dazu können Vorsprünge oder Schultern von 36, 37 nahe der Mündung ausgebildet sein, die eine lokalisierte Verringerung der Breite der Kerbe bilden. Diese Merkmale dienen dazu, ein Ausstoßen der Klammer durch eine relative laterale oder axiale Bewegung der Anlaufscheiben und des Halbschalenlagers zu verhindern. Es kann jedoch immer noch möglich sein, die Klammer durch eine relative radiale Bewegung der Anlaufscheiben und des Halbschalenlagers aus der Kerbe zu entfernen, um ein Auseinanderbauen der Anordnung zu gestatten. Für den Fachmann sind andere solche Mittel zum Widerstehen oder Entgegenwirken eines Herausziehens oder Ausstoßens der Klammer aus der Kerbe, zumindest in der axialen oder lateralen Richtung, ersichtlich. Vorzugsweise wird das gleiche Seiten wandmerkmal für jede der Kerben verwendet, es ist jedoch ersichtlich, dass eine Kombination der in den 17A bis 17C gezeigten Merkmale 32, 33, 34, 35, 36, 37 oder irgendein anderes geeignetes Mittel, falls erforderlich, verwendet werden kann.
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Wie in den 10 bis 14, die ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung betreffen, gezeigt, kann es bevorzugt sein, wenn die Anlaufscheiben 22, 23 mit mehreren Ansätzen (in diesem Beispiel drei Ansätzen) zum Eingriff mit einer entsprechenden Anzahl von Kerben des Halbschalenlagers versehen sind und eine gleiche Anzahl von Klammern 38, 39, 40 vorgesehen ist.
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Es kann bevorzugt sein, zwischen drei und sieben Ansätze und Kerben und entsprechende Klammern für jede Flanschhalblageranordnung vorzusehen, obgleich auch eine höhere oder geringere Anzahl vorgesehen sein kann, falls erforderlich.
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Bei dieser Ausführungsform können sich die Ansätze alle allgemein zu einer Krümmungsmitte jeder Anlaufscheibe (das heißt normal zu einer Tangente der gekrümmten Innenfläche jeder Anlaufscheibe) erstrecken, oder sie können sich allgemein parallel zueinander (das heißt in verschiedenen Winkeln zu einer Tangente der gekrümmten Innenfläche jeder Anlaufscheibe) erstrecken. Die erstere Konfiguration kann das Einführen der Klammern erleichtern, aber die letztere kann das Ineingriffbringen der Ansätze mit ihren entsprechenden Kerben erleichtern.
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Jede Anlaufscheibe 22, 23 kann ein Anlaufscheibensubstrat umfassen, das ein Bimetallanlaufscheibensubstrat und eine Gleitschicht, die gemeinhin als 'Laufschicht', 'Gleitschicht' oder 'Auflage' bezeichnet wird, sein kann, die auf das Anlaufscheibensubstrat aufgebracht ist. Die Laufschicht jeder Anlaufscheibe ist vorzugsweise eine Laufschicht auf Polymerbasis.
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Das Halbschalenlager 21 kann ein Lagersubstrat umfassen, das ein Bimetallsubstrat und eine Gleitschicht, die auf das Lagersubstrat aufgebracht sind, sein kann. Die Laufschicht ist vorzugsweise eine Laufschicht auf Polymerbasis.
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Die Laufschicht auf Polymerbasis der Anlaufscheiben und/oder des Halbschalenlagers ist aus einem Laufschichtmaterial gebildet und ist auf dem darunterliegenden Anlaufscheibensubstrat gebildet, damit der Anlaufscheibe die gewünschten Eigenschaften, zum Beispiel das gewünschte Tragvermögen und der gewünschte Verschleißwiderstand, verliehen werden. Die Matrix des Laufschichtmaterials (die allgemein das höchste Prozentanteilvolumen des Laufschichtmaterials bereitstellt) ist aus einem polymeren Material gebildet. Beispiele für geeignete polymere Materialien umfassen vernetztbare Bindemittel; duroplastische Kunststoffe; Thermoplaste mit hohem Schmelzpunkt; Materialien, die eine Matrix aus mindestens einem thermoplastischen Material mit hohem Schmelzpunkt umfassen; faserverstärkte Kunststoffe; jegliche Kombination aus diesen Materialien. Es kommen andere geeignete Materialien in Betracht und sind für den Fachmann leicht ersichtlich. Besonders geeignete polymere Materialien umfassen: PAI (Polyamidimid); PI (Polyimid); Epoxid; Epoxidharz; Phenolharz; Silikonharz; Polyetheretherketon oder eine Kombination aus beliebigen dieser Materialien. Diese Materialien zeichnen sich durch eine hohe Temperaturbeständigkeit und hervorragende Medienbeständigkeit (wie zum Beispiel chemische Beständigkeit gegenüber Schmiermitteln) aus. Ein besonders bevorzugtes polymeres Material für Anlaufscheiben gemäß bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist Polyamidimid (PAI).
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Das Laufschichtmaterial kann einen Materialverbund aus einer Kunststoffpolymermatrix mit einem oder mehreren Partikeln umfassen. Zum Beispiel kann das Laufschichtmaterial ein Hartpartikel zur Bereitstellung von verbessertem Verschleißwiderstand (zum Beispiel keramisches Pulver, Kieselerde und Metallpulver, wie zum Beispiel Aluminiumflocken) umfassen. Es kommen andere geeignete Materialien in Betracht und sind für den Fachmann leicht ersichtlich.
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Das Laufschichtmaterial kann wahlweise mindestens ein Weichpartikel, zum Beispiel einen Festschmierstoff, umfassen. Geeignete Festschmierstoffe umfassen Metallsulfide mit Schichtstrukturen; Graphit; hexagonales Bornitrid (h-BN); Molybdändisulfid (MoS2); Wolframdisulfid (WS2); ein Fluorpolymer, wie zum Beispiel PTFE; oder eine Kombination aus irgendwelchen dieser Materialien. Es kommen andere geeignete Materialien in Betracht und sind für den Fachmann leicht ersichtlich.
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Das Laufschichtmaterial kann eine Matrix aus Polyamidimidkunststoffpolymermaterial umfassen und kann, in der gesamten Matrix verteilt, Folgendes umfassen: zwischen ca. 5 Vol.-% und ca. 15 Vol.-% eines Metallpulvers; zwischen ca. 1 Vol.-% und ca. 15 Vol.-% eines Fluorpolymers, wobei der Rest (abgesehen von zufälligen Verunreinigung) das Polyamidimidharz ist.
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Das Laufschichtmaterial kann wahlweise ein oder mehrere zusätzliche Materialien oder Partikel umfassen, um seine Eigenschaften auf eine bestimmte Anwendung abzustimmen, wie für den Fachmann leicht ersichtlich sein wird.
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Wahlweise kann/können jedes Anlaufscheibensubstrat und/oder das Lagersubstrat eine Zwischenschicht umfassen, die eine verbesserte Oberfläche für Adhäsion der Laufschicht auf Polymerbasis bieten kann und von Vorteil sein kann, wenn bestimmte Stützmaterialien verwendet werden. Geeignete Materialien für die optionale Zwischenschicht umfassen Nickel, Silber, Kupfer und/oder Eisen oder Legierungen, die ein oder mehrere solcher Materialien umfassen. Die optionale Zwischenschicht kann eine Kombination aus zwei oder mehr solcher Materialien/Legierungen umfassen. Die Zwischenschicht kann auch einen Haftvermittler umfassen und/oder eine Vorbehandlung erfahren, zum Beispiel eine Phosphatier-, Chromatier- oder Silikatisierbehandlung. Es kommen andere geeignete Materialien in Betracht und sind für den Fachmann leicht ersichtlich.
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Die Klammer(n) 28 kann/können aus Metall (zum Beispiel Federstahl oder geformtem Draht) hergestellt sein. Als Alternative dazu kann/können die Klammer(n) aus einem Kunststoffmaterial, zum Beispiel aus Polyetheretherketon (PEEK) oder Polyphthalamid (PPA), hergestellt sein. Es kommen andere geeignete Materialien in Betracht und sind für den Fachmann leicht ersichtlich.
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Der Ansatz, der am nächsten zum Kranz jeder Anlaufscheibe liegt, kann in einem kurzen Abstand vom Kranz und in der gleichen Richtung an gegenüberliegenden Anlaufscheiben angeordnet sein, um zu gewährleisten, dass sie nur in der ordnungsgemäßen Ausrichtung angebracht werden können (das heißt zur Bereitstellung von Poka Yoke).
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Jedes Halbschalenlager kann an jedem Ende einen Verbindungsflächenentlastungsteil umfassen, um einem Verschieben der Kappe Rechnung zu tragen.
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Jede Anlaufscheibe kann eine oder mehrere Ölverteilungsnuten 41, 42 zum Gestatten von Öldurchfluss zu der Gegenfläche zwischen der Anlaufscheibe und der Kurbelwelle umfassen. Jede Anlaufscheibe kann weiterhin entlang einem Außenrand eine Abschrägung 43 umfassen.
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Wie in den 8 und 9 und 13 und 14 gezeigt, umfasst die Montage des Äußeren des Flanschhalblagers das Ineingriffbringen der Anlaufscheiben 22, 23 mit dem Halbschalenlager, bis die Ansätze 26, 27 an den Anlaufscheiben mit den Aussparungen 24, 25 im Halbschalenlager in Eingriff gelangen, um die Anordnung der 5 bis 7 zu bilden. Nach dem Ineingriffbringen kann/können das/die elastische Klammer(n) in die Kerbe(n) eingesetzt werden, so dass die Arme der Klammer(n) zwischen dem Ansatz und der entsprechenden Kerbe positioniert werden.
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Es versteht sich, dass die Klammer(n) auf beliebige mehrerer verschiedener Weisen eingesetzt werden können. Zum Beispiel kann/können die Klammer(n) axial oder lateral (das heißt durch die Öffnung (oder die Mündung) der Kerbe) oder radial (das heißt, indem sie über das freie Ende des Ansatzes und entlang dem Ansatz in die Kerbe geschoben werden) eingesetzt werden. Bei beiden Einsetzverfahren kann es erforderlich sein, die Arme der Klammer(n) bezüglich des mittleren Teils zusammenzudrücken, um einer Breite der Kerbe zu entsprechen. Wenn die Klammer(n) axial oder lateral in die Kerbe eingesetzt wird (werden), kann es auch erforderlich sein, dass Seitenwandmerkmal zu manövrieren.
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Wie in 15 gezeigt, kann/können die Klammer(n) zunächst mit dem Ansatz (den Ansätzen) jeder Anlaufscheibe gekoppelt (oder vorher damit in Eingriff gebracht) werden, und dann wird die Anlaufscheibe mit dem Halbschalenlager in Eingriff gebracht, um die Klammer(n) mit der (den) Kerbe(n) am Halbschalenlager in Eingriff zu bringen. Die Klammer(n) kann/können mit dem (den) Ansatz (Ansätzen) jeder Anlaufscheibe (zum Beispiel unter Verwendung eines Crimprozesses oder eines Klebstoffs) permanent gekoppelt werden, und dann wird jeder Anlaufscheibe mit dem Halbschalenlager in Eingriff gebracht, um die Klammer(n) mit der (den) entsprechenden Kerbe(n) am Halbschalenlager in Eingriff zu bringen.
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Wie in den 16 und 18A bis 18C, die ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung betreffen, gezeigt, kann/können die Klammer(n), die eine andere Form als die Klammer(n) der oben besprochenen ersten und zweiten Ausführungsform haben, zunächst mit der (den) Kerbe(n) an dem Halbschalenlager gekoppelt (oder vorher damit in Eingriff gebracht) werden, und dann wird jede Anlaufscheibe mit dem Halbschalenlager in Eingriff gebracht, um den (die) Ansatz (Ansätze) jeder Anlaufscheibe mit der (den) in der (die) Kerbe(n) positionierten Klammer(n) in Eingriff zu bringen. Jegliche Besprechung der Klammer(n) der Ausführungsformen der 5 bis 15 und der Wandmerkmale der 17A und 17C an anderer Stelle in dieser Schrift gilt auch für die Klammer(n) der Ausführungsform von 16 und die Wandmerkmale der 18A und 18C. Es versteht sich, dass eine Kombination aus einer oder mehreren der Klammern der Ausführungsformen der 5 bis 15 und einer oder mehreren der Klammern der Ausführungsform von 16 verwendet werden können.
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Die Klammer(n) der Ausführungsform von 16 werden mit dem Paar Armen gezeigt, die sich in einem Winkel von den freien Enden des mittleren Teils der Klammer(n) erstrecken. In einer alternativen Form der Klammern (nicht gezeigt) können sich die Arme von den Ecken des mittleren Teils der Klammer(n) erstrecken (das heißt sich in einer entgegengesetzten diagonalen Richtung zu den Armen der Klammer(n), die in 16 gezeigt werden, erstrecken), wodurch das Einsetzen der Klammer(n) bei Verwendung von bestimmten Nutenprofilen vereinfacht werden kann.
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Der Zusammenfügungsprozess kann die Verwendung einer Spannvorrichtung oder Aufnahmevorrichtung (nicht gezeigt) zum Ineingriffhalten der Anlaufscheiben mit dem Halbschalenlager beim Einsetzen der Klammer(n) erfordern.
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Es kann ein Werkzeug (nicht gezeigt) zum Einsetzen der Klammer(n) vorgesehen werden, um sie mit den Ansätzen und den entsprechenden Kerben zu koppeln. Das Werkzeug kann zur Aufnahme einer Klammerpatrone konfiguriert sein, die es einem Bediener oder einer Applikatoreinheit gestattet, eine oder mehrere Klammern in schneller Folge an mehrere Gleitelemente anzubringen.
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Im Gebrauch des Flanschhalblagers werden Drehmomentlasten an der Kurbelwelle in erster Linie durch die Aussparungen und Ansätze aufgenommen, die lose Toleranzen haben, da sie die Flanschhalblageranordnung bei der Handhabung und Installation nicht zusammenhalten müssen. Die elastische(n) Klammer(n) versieht (versehen) die Flanschhalblageranordnung mit einer ausreichenden Flexibilität zum Ermöglichen einer Ausrichtung der Anordnung auf ein entsprechendes Gehäuse. Vorzugsweise ist (sind) die Klammer(n) auch elastisch genug, im Gebrauch der Flanschhalblageranordnung Umfangslasten einen gewissen Widerstand entgegenzusetzen (das heißt der Neigung der Anlaufscheiben, sich unter Last, zum Beispiel, wenn sich die Kurbelwelle dreht, relativ zu dem Halbschalenlager zu drehen), und zu verhindern, dass sich die Anlaufscheiben bei Transport und Handhabung vom Halbschalenlager trennen.
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Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform (nicht gezeigt) kann eine Kombination aus Mitteln zum Koppeln der Anlaufscheiben und des Halbschalenlagers verwendet werden. Zum Beispiel können nahe dem Kranz jeder Anlaufscheibe eine oder mehrere der oben beschriebenen elastischen Klammern verwendet werden, und nahe den Enden jeder Anlaufscheibe können eine oder mehrere Griffzungen, wie zum Beispiel die in einigen Flanschhalblagern des Stands der Technik verwendeten, verwendet werden. Dies kann ein Flanschhalblager mit zusätzlicher Steifheit im Vergleich zu einem Flanschhalblager, dass nur ein Kopplungselement oder nur Griffzungen aufweist, bereitstellen. Es kann den Griffzungen auch ermöglichen, niedrigere Toleranzen (zum Beispiel eine losere Passung) zu haben, als jene, die bei Flanschhalblagern des Stands der Technik verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4533261 [0009]
- EP 2233759 [0009]
- WO 2013/068106 [0010]
- WO 2015/007826 [0011]
- WO 2014/091206 [0039]
