DE112006003869T5

DE112006003869T5 - Lageranordnung

Info

Publication number: DE112006003869T5
Application number: DE112006003869T
Authority: DE
Inventors: Peter Frylink; Cornelius Vissers; Jacobus Zwarts; John Hedman
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2006-05-02
Filing date: 2006-05-02
Publication date: 2009-03-12
Also published as: WO2007128324A1

Abstract

Lageranordnung für die Kurbelwelle (110, 210, 610) eines Hubkolbenmotors (100), insbesondere für einen Verbrennungsmotor, die mindestens ein erstes Lager (130, 230, 330, 631) für die Lagerung der Kurbelwelle (110, 210, 610) in einem Gehäuse (180) des Hubkolbenmotors (100) aufweist und mindestens ein zweites Lager (124) für die Lagerung eines Pleuels (120) auf der Kurbelwelle (110, 210, 610) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine erste Lager (130, 230, 330, 631) ein Wälzlager ist, das mindestens einen Außenring (136, 236, 336, 636) hat und mindestens einen Innenring (138, 238, 638) hat, zwischen denen Wälzkörper (132, 232, 332, 423, 632) angeordnet sind, und das mindestens eine zweite Lager (124) ein Gleitlager ist, wobei eine fluidische Verbindung durch einen Ölkanal (112, 212, 612) in der Kurbelwelle (110, 210, 610) zwischen dem mindestens einen ersten Lager (130, 230, 330, 631) und dem mindestens einen zweiten Lager (124) für die Versorgung des zweiten Lagers...

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für die Kurbelwelle eines Hubkolbenmotors, insbesondere für einen Verbrennungsmotor, die mindestens ein erstes Lager, ein Hauptlager, für die Lagerung der Kurbelwelle in einem Gehäuse des Hubkolbenmotors aufweist und mindestens ein zweites Lager, eine Pleuellagerschale, für die Lagerung eines Pleuels auf der Kurbelwelle aufweist.
Hintergrund der Erfindung
Lageranordnungen dieser Art werden normalerweise verwendet, wenn eine Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors in einem Gehäuse gelagert werden muss und eine Anzahl Pleuel auf der Kurbelwelle gelagert werden müssen. Normalerweise werden für die Lagerung der Kurbelwelle in dem Gehäuse sowie für die Lagerung der Pleuel auf der Kurbelwelle Gleitlager benutzt. Es ist sehr wichtig, dass alle Gleitlager in dem System mit ausreichend Schmierstoff versorgt werden. Hierfür wird unter Druck gesetztes Öl in die Anordnung geleitet. Das Öl wird zu allen Gleitlagern unter Druck gefördert.
Eine solche Lösung ist beispielsweise aus der US 5,163,341 und aus der US 5,799,547 bekannt. Hier ist die Kurbelwelle mit einer Anzahl Bohrungen ausgestattet, die so eingearbeitet sind, dass alle Lagerpunkte der Gleitlager mit dem Leitungssystem verbunden sind. Wenn Hochdruck-Öl in das Leitungssystem geleitet wird, erreicht Öl alle Lagerpunkte der Gleitlagerungen. Durch diese Anordnung werden nicht nur die Gleitlager, die die Kurbelwelle relativ zum Gehäuse lagern und die daher stationär im Gehäuse sind, gut mit Öl versorgt, auch die Lager, die die Pleuel lagern und die sich daher während des Betriebs des Verbrennungsmotors bewegen, werden ausreichend mit Schmierstoff versorgt.
Um die Leitung ausreichend mit Öl zu versorgen, ist eine entsprechende Ölpumpe erforderlich. Die Ölpumpe benötigt relativ viel Energie. Es besteht der Wunsch, den gesamten Energieverbrauch beispielsweise in einem Auto zu reduzieren. Daher besteht das generelle Ziel, eine Lösung zu finden, die die benötigte Menge des unter Druck gesetzten Öls reduziert. Die Ölpumpe würde dann nicht so viel Arbeit verrichten müssen oder könnte sogar durch eine kleinere Ölpumpe ersetzt werden, was zu einem geringeren gesamten Energieverbrauch beispielsweise des Fahrzeugs führen würde.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist, eine Lösung zur Verfügung zu stellen, die den gesamten Energieverbrauch beispielsweise eines Fahrzeugs reduziert, in dem der Energieverbrauch einer Ölpumpe reduziert wird, die ein oder mehrere Gleitlager mit unter Druck versetztem Öl versorgt. Gemäß der Erfindung wurde herausgefunden, dass es möglich ist, die Lager, die die Kurbelwelle in einem Gehäuse lagern, von Gleitlagern auf Wälzlager zu ändern. Dies erscheint gegenwärtig nicht so einfach möglich, was die Lager anbelangt, die die Pleuel auf der Kurbelwelle lagern. Allerdings kann der Verbrauch von unter Druck gesetztem Öl erheblich reduziert werden, wenn Wälzlager zur Lagerung der Kurbelwelle in dem Gehäuse eingesetzt werden, was den gesamten Energieverbrauch durch die Ölpumpe reduziert. Dennoch wird unter Druck gesetztes Öl weiterhin benötigt, um die Gleitlager zu versorgen, die die Pleuel auf der Kurbelwelle lagern.
Die Versorgung der verbleibenden Gleitlager mit unter Druck gesetztem Öl stellt ein Problem dar. Bei der Einführung von Wälzlagern als Lagerung für die Kurbelwelle in dem Gehäuse arbeiten die gegenwärtig bekannten Verfahren zur Versorgung der verbleibenden Gleitlager mit unter Druck gesetztem Öl nicht. Das Problem ist, dass es der Spalt zwischen dem Außen- und dem Innenring eines Wälzlagers unmöglich macht, unter Druck gesetztes Öl durch das Wälzlager zu den Gleitlagern zu führen.
Es ist daher eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Lageranordnung für die Kurbelwelle eines Hubkolbenmotors zu schaffen, insbesondere eines Verbrennungsmotors, mit mindestens einem ersten Lager zur Lagerung der Kurbelwelle in dem Gehäuse und mindestens einem zweiten Lager zur Lagerung der Pleuel auf der Kurbelwelle, die es möglich macht, dass mindestens eine zweite Lager über das mindestens eine erste Lager mit unter Druck gesetztem Öl zu versorgen. Es ist somit angestrebt, die vorbekannten Gleitlager, die die Kurbelwelle in dem Gehäuse lagern, durch Wälzlager zu ersetzen und gleichzeitig sicher zu stellen, dass die zweiten Lager, d. h. die Gleitlager, mit ausreichend Schmierstoff versorgt werden.
Eine Lösung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Wälzlager zur Lagerung der Kurbelwelle des Hubkolbenmotors, der ein Verbrennungsmotor, aber auch ein Kompressor sein kann, eingesetzt werden, dass dann aber – wie üblich – Gleitlager verwendet werden, um die Pleuel auf der Kurbelwelle zu lagern. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass unter Druck gesetztes Öl durch die Wälzlager geführt wird und dass dies Öl in eine Leitung gefördert wird, die zu den Lagepunkten der Gleitlagerungen für die Pleuel führt.
Insbesondere schlägt die Erfindung vor, dass das mindestens eine erste Lager für die Lagerung der Kurbelwelle in dem Gehäuse ein Wälzlager ist, das mindestens einen Außenring und mindestens einen Innenring aufweist, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind, und das die mindestens eine zweite Lagerung, die die Pleuel auf der Kurbelwelle lagert, ein Gleitlager ist, wobei eine fluidische Verbindung zwischen der mindestens einer ersten Lagerung und der mindestens einer zweiten Lagerung durch einen Ölkanal in der Kurbelwelle besteht, um das zweite Lager mit unter Druck gesetztem Öl zu versorgen und wobei eine Ölleitungs-Vorrichtung zwischen dem mindestens einen Außenring und dem mindestens einen Innenring des mindestens einen ersten Lagers angeordnet ist, um unter Druck gesetztes Öl von einem Lager hin zu dem anderen und zu dem Ölkanal zu führen.
Vorzugsweise ist die Kurbelwelle im Gehäuse durch eine Vielzahl erster Lager gelagert und eine Vielzahl von Pleuel wird auf der Kurbelwelle durch eine Vielzahl zweiter Lager gelagert. Hinsichtlich des Innenrings der Wälzlagerungen ist es bevorzugt, dass der Innenring der ersten Lagerung durch einen Teil der Kurbelwelle gebildet wird, insbesondere durch einen zylindrischen Teil der Kurbelwelle.
Die Ölführungs-Vorrichtung kann durch eine Ölpassage zwischen dem Außenring und dem Innenring der ersten Lagerung gebildet werden. In diesem Falle kann die Ölpassage gegen den Außenring und/oder den Innenring der ersten Lagerung abgedichtet sein. Zur Abdichtung können spezielle Elemente eingesetzt werden. Es ist auch möglich, einen Dichtungseffekt durch Einsatz eines schmalen Spalts zwischen den jeweiligen Teilen zu erreichen, so dass nur eine kleine Menge an Hochdrucköl aus der Ölpassage abfließen kann. Dies würde sogar den vorteilhaften Effekt haben, dass dieser Leckverlust die Wälzlager schmieren würde, d. h. die erste Lagerung. Die Ölpassage kann in fluidischer Verbindung mit einer Öleinlassbohrung im Außenring stehen. Eine Öleinlass-Vorrichtung kann in die Öleinlassbohrung im Außenring eingesetzt sein, die mit einer Quelle für unter druckgesetztes Öl verbunden sein kann. Die Öleinlass-Vorrichtung kann auch eine Befestigungsvorrichtung für den Außenring in dem Gehäuse bilden, d. h. durch Einsetzen der Einlass-Vorrichtung kann eine mechanische Befestigung sowohl axial als auch radial/in Umfangsrichtung des Außenrings in dem Gehäuse erfolgen. Die Öleinlass-Vorrichtung kann weiterhin die Form eines Hohlzylinders aufweisen, der mit einem Axialende in einen zylindrischen Teil der Öleinlassbohrung eingesetzt ist.
Hinsichtlich der Gestaltung der Öleinlass-Vorrichtung ist es vorteilhaft, dass sie zwei ringförmige Seitenwände aufweist, die relativ zu einander axial beabstandet angeordnet sind, zwischen denen die Ölpassage besteht. In diesem Falle kann mindestens eine Brücke zwischen den beiden ringförmigen Seitenwänden angeordnet sein, um diese in definiertem axialen Abstand zueinander zu halten. Die Brücke kann sich entlang eines Teils des Umfangs der Seitenwände erstrecken; eine bevorzugte Ausführungsform hat Brücken, die sich über 5° bis 30° des Umfangs der Seitenwände erstrecken. Vorzugsweise wird eine Vielzahl von Brücken eingesetzt, die sich zwischen den beiden ringförmigen Seitenwänden erstrecken. Eine hohe mechanische Stabilität der Ölführungs-Vorrichtung wird erreicht, wenn die Seitenwände und die Brücke im Radialschnitt eine H-Form aufweisen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung hat die Ölführungs-Vorrichtung, die mit einem der Lagerringe der Lagerung verbunden ist. In diesem Fall kann einer der Lagerringe eine ringförmige Nut aufweisen, in die die Ölführungs-Vorrichtung eingesetzt ist. Vorzugsweise hat die Ölführungs-Vorrichtung einen radial äußeren oder inneren Teil, der in der Breite reduziert ist und der in die Nut eingesetzt ist. Die Ölführungs-Vorrichtung, insbesondere deren radial innerer oder äußerer Teil, kann mit axialem Presssitz in der Nut angeordnet sein. Weiterhin kann die Ölführungs-Vorrichtung, mit einem der Lagerringe des ersten Lagers mittels einer Schnappverbindung verbunden sein. Eine andere Möglichkeit der Verbindung ist, dass die Ölführungs-Vorrichtung mit einem der Lagerringe der ersten Lagerung verklebt, verlötet oder verschweißt ist.
Eine alternative Lösung sieht die Ölführungs-Vorrichtung als einstückig mit einem der Lagerringe des ersten Lagers ausgebildet vor, insbesondere mit dessen Außenring.
Eine weitere Alternative sieht die Ölführungs-Vorrichtung als einstückig mit einem Käfig für die Wälzkörper des ersten Lagers ausgebildet vor.
Wie bereits oben erwähnt wurde, kann es vorteilhaft sein, dass ein kleiner radialer Spalt zwischen der Ölführungs-Vorrichtung und einem Lagerring des ersten Lagers vorliegt, an dem die Ölführungs-Vorrichtung nicht befestigt ist.
Um eine einfache Montage der Lageranordnung zu erleichtern oder zu ermöglichen, kann der Außenring und/oder der Innenring des ersten Lagers segmentiert ausgebildet sein. Insbesondere kann der Ring aus zwei Teilen bestehen. Dementsprechend kann der Käfig an mindestens einer Stelle seines Umfangs einen Schnitt aufweisen. Falls das Material des Käfigs ausreichend elastisch/flexibel ist, kann ein einziger Schnitt entlang des Umfangs ausreichend sein, um den Käfig durch Aufspreitzung desselben während der Montage zu montieren. Natürlich kann auch der Käfig aus zwei Teilen bestehen. Schließlich kann die Ölführungs-Vorrichtung einen Schnitt an mindestens einer Stelle ihres Umfangs aufweisen. Auch hier kann ein einziger Schnitt ausreichend für die Montage sein, wenn das Material elastisch/flexibel ist. Normalerweise wird auch die Ölführungs-Vorrichtung aus zwei Teilen bestehen.
Das erste Lager kann als einreihiges Wälzlager ausgebildet sein. Es kann auch ein zweireihiges Lager sein. Im letztgenannten Falle kann die Ölführungs-Vorrichtung zwischen den beiden Reihen des zweireihigen Wälzlagers angeordnet sein.
Als Wälzlager kann eine Vielzahl von Lagertypen eingesetzt werden. Insbesondere kann das Lager ein Zylinderrollenlager, ein Toroidallager, ein Kegelrollenlager oder ein Kugellager sein, insbesondere ein Schrägkugellager.
Die Ölführungs-Vorrichtung kann aus Stahl oder aus nicht Eisen-Metall bestehen, beispielsweise aus Bronze. Sie kann auch aus Kunststoffmaterial oder aus Gummimaterial bestehen. In diesem Falle kann es vorteilhaft sein, dass das Material der Ölführungs-Vorrichtung verstärkt ist, beispielsweise durch Glas- oder Kohlenstofffasern.
In Folge der vorgeschlagenen Ausgestaltung der Lageranordnung wird eine Hochdruck-Ölpassage zwischen dem Innen und dem Außenring der ersten Lagerung, d. h. der Wälzlagerung, hergestellt. Dadurch ist die Versorgung mit unter Druck gesetztem Öl von der Ölquelle zu den Gleitlagerungen erleichtert. Dementsprechend hat die Ölpumpe einen reduzierten Bedarf an Energie.
Das vorgeschlagene Konzept stellt eine Ölführung zur Verfügung, die zumindest das meiste des unter Druck gesetzten Öls vom Außenring zum Innenring und in die entsprechende Bohrung der Ölleitung oder des Ölkanals in der Kurbelwelle transportiert, so dass Öl zu den Gleitlagern der Pleuel geführt werden kann.
Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Ansprüchen definiert.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Zeichnungen zeigen Ausführungsformen der Lageranordnung gemäß der Erfindung.
1 zeigt die Kurbelwelle mit den Pleueln und den Kolben eines Verbrennungsmotors, teilweise in Schnittdarstellung,
2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer ersten Lagerung der Lageranordnung in Schnittdarstellung,
3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer ersten Lagerung der Lageranordnung im montierten Zustand,
4 zeigt eine perspektivische Darstellung einer ersten Lagerung der Lageranordnung in Explosionsdarstellung,
5 zeigt einen Teil eines Käfigs mit Ölführungs-Vorrichtung in perspektivischer Darstellung,
6 zeigt eine alternative Ausführungsform der ersten Lagerung in einer Ansicht,
7 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform des ersten Lagers in einer Ansicht.
Detaillierte Beschreibung der Figuren
1 zeigt die Kurbelwelle 110 eines Verbrennungsmotors 100, der als Vierzylindermotor ausgebildet ist. Die Kurbelwelle 110 wird durch erste Lager 130 relativ zu einem Gehäuse 180 gelagert. Alle erste Lager 130 sind Wälzlager. Diese haben äußere Lagerringe 136 und innere Lagerringe 138, zwischen denen Wälzkörper 132 angeordnet sind. Es sollte angemerkt werden, dass ein zylindrischer Teil der Kurbelwelle 110 als Innenring 138 fungiert, d. h. keine separaten Teile formen den Innenring. Nicht alle erste Lager 130 sind dargestellt; insgesamt sind fünf erste Lager 130 an den fünf Lagerpunkten der Kurbelwelle 110 eingesetzt.
Der Verbrennungsmotor 100 hat vier Pleuel 120, die auf der Kurbelwelle 110 mittels zweiter Lager 134 gelagert sind, die Gleitlager sind. Am oberen Ende der Pleuel 120 sind Kolben 122 angeordnet. Um die zweiten Lager 124, d. h. die Gleitlager, mit einer ausreichenden Menge an Schmierstoff, d. h. mit unter Druck gesetztem Öl, zu versorgen, sind Ölkanäle 112 in die Kurbelwelle 110 eingebracht. Das Öl kommt von einer (nicht dargestellten) Druckölquelle, über eine Öleinlass-Vorrichtung 140. Diese Öleinlass-Vorrichtung 140 hat auch die Funktion, den Außenring 126 des Lagers 130 axial und in Umfangsrichtung relativ zum Gehäuse 180 mechanisch festzulegen.
Die spezielle Konstruktion des ersten Lagers 230 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist in 2 dargestellt. Das Lager 230 hat einen Außenring 236 und die Kurbelwelle 210 fungiert als Innenring 238. Zwischen den Ringen 236 und 238 sind Wälzkörper 232 angeordnet, die in bekannter Weise durch einen Käfig 234 geführt werden.
Zur Übertragung von unter Druck gesetztem Öl von einer Ölquelle über die Öleinlass-Vorrichtung 240 und die Bohrung 242 im Außenring zum Ölkanal 212 in der Kurbelwelle 210 ohne wesentlichen Abfall des Öldrucks ist eine Ölführungs-Vorrichtung 250 verwendet.
Die Ölführungs-Vorrichtung 250 hat im Wesentlichen zwei Ringe, die Seitenwände 262 einer Ölpassage 260 bilden, durch die das unter Druck gesetzte Öl geführt wird. Beide Seitenwände 262 werden in definierten axialen Abstand mittels einer Anzahl von Brücken 266 gehalten, die über den Umfang der Seitenwände 262 verteilt sind. Wie es im oberen Teil der 2 gesehen werden kann, haben die Seitenwände 262 und die Brücken 266 zusammen bei dieser Ausführungsform eine H-Form. Andere Formen sind gleichermaßen möglich, beispielsweise eine U-Form und eine komplett geschlossene Form.
Der Außenring 236 hat eine Ringnut 244, in die das radial äußere Endteil der Ölbindungs-Vorrichtung 250 eingesetzt ist, wobei dieser radial äußere Teil als Lippe oder Rippe 264 für die Verbindung mit dem Außenring 236 ausgebildet ist. Ein Presssitz in axialer Richtung zwischen der Nut 244 und der Lippe oder Rippe 264 verbindet die Ölführungs-Vorrichtung 250 fest mit dem Außenring 238. Das radial innere Ende der Ölführungs-Vorrichtung 250 grenzt mit einem kleinen radialen Spalt 270 an den Innenring 238 an. Hierbei wird ein Dichtungseffekt erreicht. Natürlich ist diese Dichtung nicht absolut dicht, allerdings ausreichend dicht, um einen relevanten Druckabfall des Öls zu verhindern. Andererseits versorgt eine geringe Leckage in Folge des Spalts 270 die Wälzlager mit etwas Öl, was vorteilhaft sein kann.
3 zeigt das erste Lager 330 im montierten Zustand. Es kann gesehen werden, dass der Außenring 336 geteilt ist, d. h. er besteht aus zwei Teilen 337. Dasselbe gilt für die Ölführung 350 und für den Käfig 334, die beide aus zwei Teilen bestehen.
Dies ist auch in 4 dargestellt. Hier ist eine Explosionsdarstellung des ersten Lagers zu sehen.
In 5 ist eine alternative Ausführungsform gezeigt. Hier sind der Käfig und die Ölführungs-Vorrichtung einstückig ausgebildet, bezeichnet mit dem Bezugszeichen 554. Eine der Seitenwände 562 der Ölpassage wird durch einen der Seitenringe des Käfigs gebildet, die andere Seitenwand 562 wird durch die Brücken 566 in relativer Position gehalten.
6 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der das erste Lager 661 als zweireihiges Wälzlager ausgebildet ist, d. h. zwei Reihen Wälzkörper 632 sind zwischen dem Außenring 636 und dem Innenring 638 angeordnet. Die Öleinlass-Vorrichtung 640 ist axial zwischen den beiden Reihen der beiden Wälzkörper 632 angeordnet. Hier ist auch die Ölführungs-Vorrichtung 650 positioniert. Diese kann auch mit einem der Käfige kombiniert werden.
Die Ausführungsform gemäß 7 zeigt eine weitere alternative Lösung. Hier sind der Außenring 736 und die Ölführungs-Vorrichtung 750 als ein Teil ausgebildet, bezeichnet mit dem Bezugszeichen 756. Beide Seitenwände 762, zwischen denen sich die Ölpassage 760 erstreckt, sind aus dem Material des Außenrings 736 ausgebildet.
Es sollte erwähnt werden, das die Ölführungs-Vorrichtung mit einem der Lagerringe oder mit dem Käfig verbunden sein kann. Es ist ebenfalls möglich, dass sie zwischen dem Innenring und dem Außenring des Lagers eingesetzt ist, nicht mit einem der Ringe und nicht mit dem Käfig verbunden.
Zusammenfassung:
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für die Kurbelwelle (110, 210, 610) eines Hubkolbenmotors (100), insbesondere für einen Verbrennungsmotor, die mindestens ein erstes Lager (130, 230, 330, 631) für die Lagerung der Kurbelwelle (110, 210, 610) in einem Gehäuse (180) des Hubkolbenmotors (100) aufweist und mindestens ein zweites Lager (124) für die Lagerung eines Pleuels (120) auf der Kurbelwelle (110, 210, 610) aufweist. Um die Schmierung der Lageranordnung zu verbessern, sieht die Erfindung vor, dass das mindestens eine erste Lager (130, 230, 330, 631) ein Wälzlager ist, das mindestens einen Außenring (136, 236, 336, 636) hat und mindestens einen Innenring (138, 238, 638) hat, zwischen denen Wälzkörper (132, 232, 332, 423, 632) angeordnet sind, und das mindestens eine zweite Lager (124) ein Gleitlager ist, wobei eine fluidische Verbindung durch einen Ölkanal (112, 212, 612) in der Kurbelwelle (110, 210, 610) zwischen dem mindestens einen ersten Lager (130, 230, 330, 631) und dem mindestens einen zweiten Lager (124) für die Versorgung des zweiten Lagers (124) mit unter Druck gesetztem Öl besteht und wobei eine Ölführungs-Vorrichtung (250, 350, 452, 554, 650, 756) zwischen dem mindestens einen Außenring (136, 236, 336, 636) und dem mindestens einen Innenring (138, 238, 638) des mindestens einen ersten Lagers (130, 230, 330, 631) angeordnet ist für die Versorgung von unter Druck stehendem Öl von einem Ring (136, 236, 336, 636) zum anderen (138, 238, 638) und zum Ölkanal (112, 212, 612).

100: Hubkolbenmotor (Vierzylindermotor/-Kompressor)
110: Kurbelwelle
112: Ölkanal in der Kurbelwelle
120: Pleuel
122: Kolben
124: zweites Lager (Gleitlager)
130: erstes Lager (Wälzlager) – einreihig
132: Wälzkörper
136: Außenring
138: Innenring
140: Öleinlass-Vorrichtung (Befestigungsvorrichtung)
180: Gehäuse
210: Kurbelwelle
212: Ölkanal in der Kurbelwelle
230: erstes Lager (Wälzlager)
232: Wälzkörper
234: Käfig
236: Außenring
238: Innenring
240: Öleinlass-Vorrichtung
242: Bohrung im Außenring für Öleinlass
244: Nut (Ringnut)
250: Ölführungs-Vorrichtung
260: Ölpassage der Ölführungs-Vorrichtung
262: Seitenwand der Ölpassage
264: radial äußerer oder innerer Bereich (Lippe/Rippe für die Verbindung zum Außenring)
266: Brücke
270: Spalt
330: erstes Lager (Wälzlager)
332: Wälzkörper
334: Käfig
336: Außenring
337: geteilter Außenring
340: Öleinlass-Vorrichtung
350: Ölführungs-Vorrichtung
360: Ölpassage der Ölführungs-Vorrichtung
362: Seitenwand der Ölpassage
366: Brücke
432: Wälzkörper
435: geteilter Käfig
437: geteilter Außenring
440: Öleinlass-Vorrichtung
442: Bohrung im Außenring für Öleinlass
452: geteilte Ölführungs-Vorrichtung
554: Ölführungs-Vorrichtung kombiniert mit Käfig
562: Seitenwand der Ölpassage
566: Brücke
610: Kurbelwelle
612: Ölkanal
631: erstes Lager (Wälzlager) – zweireihig
632: Wälzkörper
634: Käfig
636: Außenring
638: Innenring
640: Öleinlass-Vorrichtung
650: Ölführungs-Vorrichtung
736: Außenring
740: Öleinlass-Vorrichtung
750: Ölführungs-Vorrichtung
756: Ölführungs-Vorrichtung als Teil des Außenrings
760: Ölpassage der Ölführungs-Vorrichtung
762: Seitenwand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 5163341 [0003]
- US 5799547 [0003]

Claims

Lageranordnung für die Kurbelwelle (110, 210, 610) eines Hubkolbenmotors (100), insbesondere für einen Verbrennungsmotor, die mindestens ein erstes Lager (130, 230, 330, 631) für die Lagerung der Kurbelwelle (110, 210, 610) in einem Gehäuse (180) des Hubkolbenmotors (100) aufweist und mindestens ein zweites Lager (124) für die Lagerung eines Pleuels (120) auf der Kurbelwelle (110, 210, 610) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine erste Lager (130, 230, 330, 631) ein Wälzlager ist, das mindestens einen Außenring (136, 236, 336, 636) hat und mindestens einen Innenring (138, 238, 638) hat, zwischen denen Wälzkörper (132, 232, 332, 423, 632) angeordnet sind, und das mindestens eine zweite Lager (124) ein Gleitlager ist, wobei eine fluidische Verbindung durch einen Ölkanal (112, 212, 612) in der Kurbelwelle (110, 210, 610) zwischen dem mindestens einen ersten Lager (130, 230, 330, 631) und dem mindestens einen zweiten Lager (124) für die Versorgung des zweiten Lagers (124) mit unter Druck gesetztem Öl besteht und wobei eine Ölführungs-Vorrichtung (250, 350, 452, 554, 650, 756) zwischen dem mindestens einen Außenring (136, 236, 336, 636) und dem mindestens einen Innenring (138, 238, 638) des mindestens einen ersten Lagers (130, 230, 330, 631) angeordnet ist für die Versorgung von unter Druck stehendem Öl von einem Ring (136, 236, 336, 636) zum anderen (138, 238, 638) und zum Ölkanal (112, 212, 612).
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (110, 210, 610) im Gehäuse (180) durch eine Vielzahl erster Lager (130, 230, 330, 631) gelagert ist und dass eine Vielzahl von Pleueln (120) auf der Kurbelwelle (110, 210, 610) durch eine Vielzahl zweiter Lager (124) gelagert ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (138, 238, 638) des ersten Lagers (130, 230, 330, 631) durch einen Teil der Kurbelwelle (110, 210, 610) gebildet wird, insbesondere durch einen zylindrischen Teil der Kurbelwelle (110, 210, 610).
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölführungs-Vorrichtung (250, 350, 452, 554, 650, 756) eine Ölpassage (260, 360, 760) zwischen dem Außenring (136, 236, 336, 636) und dem Innenring (138, 238, 638) des ersten Lagers (130, 230, 330, 631) bildet.
Lageranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölpassage (260, 360, 760) gegen den Außenring (136, 236, 336, 636) und/oder den Innenring (138, 238, 638) des ersten Lagers (130, 230, 330, 631) abgedichtet ist.
Lageranordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölpassage (260, 360, 760) in fluidischer Verbindung mit einer Öleinlassbohrung (242, 442) im Außenring (136, 236, 336, 636) steht.
Lageranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Öleinlass-Vorrichtung (140, 240, 340, 440, 640, 740) in die Öleinlassbohrung (242, 442) im Außenring (136, 236, 336, 636) eingesetzt ist, die mit einer Quelle für Drucköl verbunden ist.
Lageranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Öleinlass-Vorrichtung (140, 240, 340, 440, 640, 740) eine Befestigungsvorrichtung für den Außenring (136, 236, 336, 636) im Gehäuse (180) bildet.
Lageranordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Öleinlass-Vorrichtung (140, 240, 340, 440, 640, 740) die Form eines Hohlzylinders aufweist, der mit einem axialen Ende in einen zylindrischen Teil der Öleinlassbohrung (242, 442) eingesetzt ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölführungs-Vorrichtung (250, 350, 452, 554, 650, 756) zwei ringförmige Seitenwände (262, 362, 562) aufweist, die relativ zueinander in einem axialen Abstand angeordnet sind, zwischen denen die Ölpassage (260, 360, 760) besteht.
Lageranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Brücke (266, 366, 566) zwischen den beiden ringförmigen Seitenwänden (262, 362, 562) angeordnet ist, um diese in definiertem axialen Abstand relativ zueinander zu halten.
Lageranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Brücke (266, 366, 566) sich über einen Teil des Umfangs der Seitenwände (262, 362, 562) erstreckt.
Lageranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Brücke (266, 366, 566) sich über 5° bis 30° des Umfangs der Seitenwände (262, 362, 562) erstreckt.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl an Brücken (266, 366, 566) sich zwischen den beiden ringförmigen Seitenwänden (262, 362, 562) erstrecken.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (262, 362, 562) und die Brücke (266, 366, 566) im Radialschnitt eine H-Form aufweisen.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölführungs-Vorrichtung (250, 350, 452, 554, 650, 756) mit einem der Lagerringe (136, 236, 336, 636, 138, 238, 638) des ersten Lagers (130, 230, 330, 631) verbunden ist.
Lageranordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Lagerringe (136, 236, 336, 636, 138, 238, 638) eine ringförmige Nut (244) aufweist, in die die Ölführungs-Vorrichtung (250, 350, 452, 554, 650, 756) eingesetzt ist.
Lageranordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölführungs-Vorrichtung (250, 350, 452, 554, 650, 756) einen radial äußeren oder inneren Teil (264) aufweist, der in der Breite reduziert ist und der in die Nut (244) eingesetzt ist.
Lageranordnung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölführungs-Vorrichtung (250, 350, 452, 554, 650, 756), insbesondere ihr radial innerer oder äußerer Teil (264), mit axialem Presssitz in der Nut (244) angeordnet ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölführungs-Vorrichtung (250, 350, 452, 554, 650, 756) mit einem der Außenringe (136, 236, 336, 636, 138, 238, 638) des ersten Lagers (130, 230, 330, 631) mittels einer Schnappverbindung verbunden ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölführungs-Vorrichtung (250, 350, 452, 554, 650, 756) mit einem der Lagerringe (136, 236, 336, 636, 138, 238, 638) des ersten Lagers (130, 230, 330, 631) verklebt ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölführungs-Vorrichtung (250, 350, 452, 554, 650, 756) mit einem der Lagerringe (136, 236, 336, 636, 138, 238, 638) des ersten Lagers (130, 230, 330, 631) verlötet ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölführungs-Vorrichtung (250, 350, 452, 554, 650, 756) mit einem der Lagerringe (136, 236, 336, 636, 138, 238, 638) des ersten Lagers (130, 230, 330, 631) verschweißt ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölführungs-Vorrichtung (250, 350, 452, 554, 650, 756) mit einem der Lagerringe (136, 236, 336, 636, 138, 238, 638) des ersten Lagers (130, 230, 330, 631) einteilig ausgeformt ist.
Lageranordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölführungs-Vorrichtung (250, 350, 452, 554, 650, 756) mit dem Außenring (136, 236, 336, 636) des ersten Lagers (130, 230, 330, 631) einteilig ausgeformt ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölführungs-Vorrichtung (250, 350, 452, 554, 650, 756) mit einem Käfig (234, 435, 634) für die Wälzkörper (132, 232, 332, 423, 632) des ersten Lagers (130, 230, 330, 631) einteilig ausgeformt ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass ein kleiner radialer Spalt (270) zwischen der Ölführungs-Vorrichtung (250, 350, 452, 554, 650, 756) und dem Lagerring (136, 236, 336, 636, 138, 238, 638) des ersten Lagers (130, 230, 330, 631) vorliegt, an dem die Ölführungs-Vorrichtung (250, 350, 452, 554, 650, 756) nicht befestigt ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (136, 236, 336, 636) des ersten Lagers (130, 230, 330, 631) und/oder der Innenring (138, 238, 638) des ersten Lagers (130, 230, 330, 631) segmentiert sind.
Lageranordnung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (136, 236, 336, 636) und/oder der Innenring (138, 238, 638) aus zwei Teilen bestehen.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (234, 435, 634) einen Schnitt an mindestens einer Stelle seines Umfangs aufweist.
Lageranordnung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (234, 435, 634) aus zwei Teilen besteht.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölführungs-Vorrichtung (250, 350, 452, 554, 650, 756) einen Schnitt an mindestens einer Stelle ihres Umfangs aufweist.
Lageranordnung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölführungs-Vorrichtung (250, 350, 452, 554, 650, 756) aus zwei Teilen besteht.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager (130, 230, 330, 631) ein einreihiges Wälzlager (130, 230, 330) ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager (130, 230, 330, 631) ein zweireihiges Wälzlager (631) ist.
Lageranordnung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölführungs-Vorrichtung (250, 350, 452, 554, 650, 756) zwischen beiden Reihen des zweireihigen Wälzlagers (631) angeordnet ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager (130, 230, 330, 631) ein Zylinderrollenlager ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager (130, 230, 330, 631) ein Toroidallager ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager (130, 230, 330, 631) ein Kegelrollenlager ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager (130, 230, 330, 631) ein Kugellager ist, insbesondere ein Schrägkugellager.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölführungs-Vorrichtung (250, 350, 452, 554, 650, 756) aus Stahl besteht.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölführungs-Vorrichtung (250, 350, 452, 554, 650, 756) aus Nicht-Eisen-Metall besteht.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölführungs-Vorrichtung (250, 350, 452, 554, 650, 756) aus Kunststoffmaterial besteht.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölführungs-Vorrichtung (250, 350, 452, 554, 650, 756) aus Gummimaterial besteht.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 43 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Ölführungs-Vorrichtung (250, 350, 452, 554, 650, 756) verstärkt ist.