DE19923740A1 - Abdichtung eines Grundlagers einer Kurbelwelle - Google Patents

Abstract

Es wird eine Abdichtung eines Grundlagers, insbesondere eines Gleitlagers, einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeuges vorgeschlagen, wobei zwischen einer Lagerfläche der Kurbelwelle und einem Lagergehäuse eine Lagerschale angeordnet ist, an welche ein von der Lagerschale, der Kurbelwelle, dem Lagergehäuse und einer Dichteinrichtung begrenzter, gegenüber einem Kurbelgehäuseinneren separierter Ölringraum grenzt. Die Dichteinrichtung weist einen Dichtring auf, der dichtend in einer konzentrischen Nut, welche an einer Stirnfläche der Kurbelwelle ausgeformt ist, angeordnet ist. Mittels einer Anpreßeinrichtung ist der Dichtring an eine zugeordnete Stirnfläche des Lagergehäuses mit daran ausgebildeter Dichtfläche gedrückt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdichtung eines Grundlagers, ins­ besondere eines Gleitlagers, einer Kurbelwelle eines Kraftfahr­ zeuges nach der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 näher defi­ nierten Art.

Bei aus dem Stand der Technik bekannten Grundlagern für Kurbel­ wellen, welche in der Regel Gleitlager darstellen, werden La­ gergehäuse und darin angeordnete Lagerschalen geteilt ausgebil­ det.

Die Lagergehäuseoberteile werden üblicherweise einstückig mit dem Kurbelgehäuse als ein Gußteil hergestellt, um die Herstel­ lung zu vereinfachen und die Produktionskosten zu minimieren. Als Gußwerkstoff wird in der Regel Aluminium verwendet, um Ge­ wicht einzusparen und damit den Kraftstoffverbrauch zu senken. Die Lagergehäuseunterteile der Kurbelwellengrundlagerungen sind gewöhnlich als Kurbelgehäusedeckel, der auch Bed-Plate genannt wird, ausgebildet.

Bei dieser Ausgestaltung der Lagergehäuse kommt es aufgrund von Herstelltoleranzen und Temperatureinflüssen sowie Vibrationen im Betrieb des Kraftfahrzeuges zu einem Aufklaffen der Kurbel­ wellengrundlagerungen, so daß der Schmieröldurchsatz drastisch erhöht wird. Dies kann zu einer Unterversorgung der Gleitlage­ rungen der Pleuel führen.

Weiter ist aus dem Stand der Technik das Problem der Ölalterung aufgrund von Nitriervorgängen, die durch den Kontakt des Schmieröls mit aus den Zylindern in das Kurbelgehäuse eintre­ tenden Blow-by-Gasen auftreten, bekannt.

Um dieses Problem zu lösen, wird versucht, die aus dem Zylinder in das Kurbelgehäuse eintretende Abgasmenge zu minimieren und/oder einen Kontakt des Schmieröls mit dem Abgas zu vermei­ den.

Um einen Kontakt bzw. eine Vermischung des Schmieröls mit dem Abgas auszuschließen, ist man in der Praxis dazu übergegangen, Gleitlagerungen der Kurbelwellen, d. h. die Kurbelwellengrundla­ gerungen und die Pleuelgrundlagerungen, derart abzudichten, daß kein Schmieröl mehr in das Kurbelgehäuse gelangt und mit dem Abgas in Kontakt gerät.

Aus der DE 27 36 601 ist ein Gleitlager für eine Kurbelwelle eines Kraftfahrzeuges bekannt, welches durch eine Abdichtung von dem Kurbelrauminneren getrennt ist. Bei dieser bekannten Ausführung ist zwischen einer Lagerfläche der Kurbelwelle und einem zweiteiligen Lagergehäuse eine geteilte Lagerschale ange­ ordnet, welche mit dem Lagergehäuse eine Gleitlagerpaarung bil­ det. Über eine Ölzuführeinrichtung bzw. eine Stichbohrung in einem oberen Lagergehäuseteil wird Schmieröl zum Schmieren der Gleitlagerpaarung zwischen die Lagerschale und das Lagergehäuse geführt, wobei die Lagerschale und das Lagergehäuse mit einer Hohlkehle der Kurbelwelle einen Ölringraum seitlich der Lager­ schale bilden.

Die Abdichtung des Ölringraumes erfolgt durch eine Dichtein­ richtung mit einem aus zwei Segmenten bestehenden Schleifdich­ tring, der an den Teilen des Lagergehäuses angeschraubt ist.

Nachteilig ist dabei jedoch der hohe Aufwand hinsichtlich Kon­ struktion und Montage bei der Anbringung des Dichtringes an dem Lagergehäuse.

Die Plazierung des Dichtringes in einer Aussparung des Lagerge­ häuses im Bereich der Lagerschale hat des weiteren den Nach­ teil, daß die Tragfähigkeit des Lagers beeinträchtigt wird.

Weiterhin ist von Nachteil, daß die Dichtwirkung des Dichtrin­ ges nach einer gewissen Zeit aufgrund von Reibung und Ver­ schleiß nachläßt.

Aus der Publikation SKF Sfr No. 8-1937, April 1938, Seite 4, ist zur Dichtung zwischen stillstehenden und umlaufenden Teilen bei einem Verbrennungsmotor mit Kurbelkastenspülung ein mit Fe­ dern beaufschlagter Dichtring bekannt. Der in Längsrichtung verschiebbare Dichtring wird zur Abdichtung eines Lagerspaltes zwischen Kurbelwelle und Lagergehäuse mit einem Stift auf der radialen Umfangsfläche der Kurbelwelle angebracht und weist zwei Dichtflächen auf, wovon eine zwischen dem Dichtring und der radialen Umfangsfläche der Kurbelwelle und die andere zwi­ schen dem Dichtring und dem Lagergehäuse oder dessen Deckel ge­ bildet ist. Von den Spiralfedern, welche sich an einer mit der Kurbelwelle mitdrehenden Abstützfläche abstützen, wird der Dichtring an das Lagergehäuse gedrückt.

Dieser bekannte Dichtring erfordert mit seinen zwei Dichtflä­ chen eine hohe Fertigungspräzision, was hohe Herstellungskosten bedingt. Des weiteren besteht eine erhebliche Gefahr, daß die Dichtfläche des Dichtringes an der Kurbelwelle bei der Montage bzw. bei dem Aufschieben beschädigt wird, wodurch die Dichtwir­ kung beeinträchtigt wird.

Weiter ist von Nachteil, daß der sich mit der Kurbelwelle dre­ hende Dichtring und seine ihn andrückenden Federn in radialer Richtung nicht fixiert sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine zwischen einer Kurbelwelle und einem Lagergehäuse eines Grundlagers, insbeson­ dere eines Gleitlagers, mit einem daran angrenzenden Ölringraum angeordnete Abdichtung zu schaffen, welche eine gleichbleibende Dichtwirkung gewährleistet, einfach und kostengünstig herzu­ stellen und zu montieren ist sowie die Tragfähigkeit des Grund­ lagers nicht beeinträchtigt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Abdichtung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Abdichtung der Grundlager der Kurbel­ welle wird verhindert, daß Öl in das Kurbelgehäuseinnere ge­ langt, womit ein erhöhter Öldurchsatz und eine Vermischung von Öl mit Blow-by-Gasen und eine sich daraus ergebende Ölalterung vermieden wird.

Erfindungsgemäß ist der Dichtring in einer ihn radial fixieren­ den Nut an einer Stirnfläche der Kurbelwelle befestigt, was ei­ ne einfache Montage und größere Fertigungstoleranzen ermög­ licht.

Des weiteren kann der Dichtring an der Kurbelwelle vorteilhaf­ terweise in radialer Richtung so weit weg von dem Grundlager angeordnet werden, daß die Nut bezüglich des Kraftverlaufes in einem unkritischen Bereich liegt und die Tragfähigkeit des Grundlagers nicht reduziert wird.

Die erfindungsgemäße Anpreßeinrichtung der Dichteinrichtung bietet den Vorteil, daß ein sich mit der Zeit einstellender Ab­ rieb ausgeglichen werden kann, wodurch auch noch nach langer Laufzeit ein Austreten von Schmieröl in das Kurbelgehäuse ver­ mieden wird.

Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus den nachfolgend anhand der. Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Abschnittes einer Kurbelwelle, welche Grundlager mit einer Abdich­ tung gegenüber dem Kurbelgehäuseinneren aufweist;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Grundlagers der Fig. 1 mit einer einen Dichtring und eine Anpreßeinrichtung aufweisenden Dichteinrichtung;

Fig. 3 eine Schnittdarstellung des Dichtringes der Fig. 1 und 2 in Alleinstellung mit einer Prinzipdarstellung einer Ölzuführung mit Rückschlagventil; und

Fig. 4 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführung eines Dichtringes und einer Anpreßeinrichtung in Alleinstel­ lung.

Bezug nehmend auf die Fig. 1 und 2 sind Grundlager 1, 1' für eine Kurbelwelle 2 eines Kraftfahrzeuges mit einem geteilten Lagergehäuse 3 dargestellt. Zwischen einer Lagerfläche 4 der Kurbelwelle 2 und dem Lagergehäuse 3 ist eine geteilt ausgebil­ dete Lagerschale 5 angeordnet, welche mit dem Lagergehäuse 3 eine Gleitlagerpaarung bildet. Die Lagerschale 5 ist in einge­ bautem Zustand drehbar gegenüber der Kurbelwelle 2 und steht gegenüber dem Lagergehäuse 3 bei rotierender Kurbelwelle 2 fest.

Das Lagergehäuse 3 des Grundlagers ist einstückig mit dem Kur­ belgehäuse ausgebildet, wobei der in Einbaulage untere Teil des Lagergehäuses 3A einen Teil eines Kurbelgehäusedeckels dar­ stellt.

Zum Schmieren der Gleitlagerpaarung wird auf herkömmliche Weise Schmieröl durch das Lagergehäuse 3 oder die Kurbelwelle 2 zwi­ schen die Lagerschale 5 und die Kurbelwelle 2 geführt und von dort wieder abgeführt.

An eine einem Kurbelgehäuseinneren 6 zugewandte Seite der La­ gerschale 5 grenzt ein Ölringraum 7, welcher von der Lagerscha­ le 5, der Kurbelwelle 2, dem Lagergehäuse 3 bzw. 3A und einer Dichteinrichtung 8 umschlossen ist.

Die Dichteinrichtung 8, welche den Ölringraum 7 von dem Kurbel­ gehäuseinneren 6 separiert, weist einen Dichtring 9 auf, der mit einem Gehäuse 10 dichtend in einer konzentrischen Nut 11, welche axial mit rechteckigem Querschnitt an einer Stirnfläche bzw. Wange 12 der Kurbelwelle 2 ausgeformt ist, angeordnet ist.

Mittels einer Anpreßeinrichtung 13 wird der Dichtring 9 an eine zugeordnete Stirnfläche 14 des Lagergehäuses 3 mit daran ausge­ bildeter Dichtfläche gedrückt, so daß der Dichtring die durch den Abstand der Lagerschale 3 von der benachbarten Wange 12 der Kurbelwelle 2 gegebene Öffnung des Ölringraumes 7 zu dem Kur­ belrauminneren 6 hin dichtend schließt.

Bei der Ausführung der Dichteinrichtung 8 gemäß den Fig. 1 bis 3 ist die Anpreßeinrichtung 13 mit einer in die Nut 11 mün­ denden Druckleitung 15 ausgebildet, über welche Motoröl zur Druckbeaufschlagung des Dichtringes 9 in einen zwischen dem Dichtring 9 und seinem Gehäuse 10 ausgebildeten Öldruckraum 16 geführt wird. Der Öldruck, mit dem der Dichtring 9 im Betrieb beaufschlagt wird, wird in Abhängigkeit von Dichtheit, Ver­ schleiß und Reibung eingestellt.

Es liegt im Ermessen des Fachmannes statt Motoröl ein Öl aus einem gesonderten Ölkreislauf zuzuführen.

Damit das der Nut 11 zugeführte Öl sich nicht an dem Dichtring 9, welcher zur Übertragung des Öldruckes axial beweglich in dem Gehäuse 10 angeordnet ist, vorbeidrücken kann, ist eine weitere Dichtung 17 mit weiteren Dichtringen 18 und 19 aus Elastomer vorgesehen. Davon ist einer der weiteren Dichtringe 18 zwischen dem inneren Durchmesser des von der Kurbelwelle 2 zu dem Lager­ gehäuse 3 reichenden Dichtringes 9 und seinem Gehäuse 10 ange­ ordnet. Der andere Dichtring 19 ist entsprechend zwischen dem äußeren Durchmesser des Dichtringes 9 und dem Gehäuse 10 einge­ setzt.

In einer alternativen Ausführung kann die weitere Dichtung 17 auch mit einem auf dem Dichtring 9 aufgebrachten Elastomer rea­ lisiert sein.

Der Dichtring 9 selbst ist zweigeteilt ausgeführt und aus einem Werkstoff wie Kunstkohle oder Keramik hergestellt, welcher bis wenigstens 250°C temperaturbeständig ist und hohem Verschleiß und Umfangsgeschwindigkeiten von mehr als 20 m/s standhält so­ wie einen niedrigen Gleitreibungskoeffizienten aufweist.

Wie den Fig. 1 bis 3 zu entnehmen ist, ist der Dichtring 9 mit einer Kühlbohrung 20, welche mit dem der Nut 11 zugeführten Öl befüllbar ist, ausgebildet.

In Fig. 3 ist anhand des in Alleinstellung dargestellten Dich­ tringes 9 prinzipmäßig gezeigt, daß in der zu der Nut 11 füh­ renden Druckleitung 15 der Anpreßeinrichtung 13 ein Drossel­ rückschlagventil 21 angeordnet ist, wobei es dem Fachmann über­ lasen bleibt, für jede Dichteinrichtung 8 ein ihr zugeordnetes Rückschlagventil oder für mehrere Dichteinrichtungen ein ge­ meinsames Rückschlagventil vorzusehen.

Wenn alle Grundlager 1, 1' oder jeweils eine die in die gleiche Richtung gewandte Seite der Grundlager mit einem Rückschlagven­ til 21 zusammengefaßt sind, so kann bei einer Axialverschiebung der Kurbelwelle 2 aufgrund des konstanten Drucks und des ver­ bundenen hydraulischen Systems eine konstante Dichtkraft aufge­ bracht werden.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist in Alleinstellung ein vereinfachter Dichtring 9' in einem Gehäuse 10' gezeigt, dessen Anpreßeinrichtung 13' mit einem zwischen dem Dichtring 9' und seinem Gehäuse 10' angeordneten Federelement 22 ausge­ bildet ist.

Abweichend hiervon kann das Federelement 22 auch direkt an der Kurbelwelle abgestützt sein.

Claims (15)

1. Abdichtung eines Grundlagers, insbesondere eines Gleitla­ gers, einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeuges, wobei zwi­ schen einer Lagerfläche der Kurbelwelle und einem Lagerge­ häuse eine Lagerschale angeordnet ist, an welche ein von der Lagerschale, der Kurbelwelle, dem Lagergehäuse und ei­ ner Dichteinrichtung begrenzter, gegenüber einem Kurbelge­ häuseinneren separierter Ölringraum grenzt, und wobei die Dichteinrichtung einen Dichtring aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (9, 9') dichtend in einer konzentrischen Nut (11), welche an einer Stirnfläche (12) der Kurbelwelle (2) ausgeformt ist, angeordnet ist und mittels einer An­ preßeinrichtung (13, 13') an eine zugeordnete Stirnfläche (14) des Lagergehäuses (3) mit daran ausgebildeter Dichtflä­ che gedrückt ist.

2. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (9, 9') ein Gehäuse (10, 10') aufweist, mit dem er in die Nut (11) der Kurbelwelle (2) eingesetzt ist.

3. Abdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßeinrichtung (13') ein zwischen dem Dichtring (9') und der Kurbelwelle (2) in der Nut (11) angeordnetes Federelement (22) aufweist.

4. Abdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßeinrichtung (13) wenigstens eine in die Nut (11) mündende Druckleitung (15) aufweist, über welche der Dichtring (9) mit Öldruck beaufschlagbar ist

5. Abdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Öldruck, mit dem der Dichtring (9) im Betrieb beauf­ schlagt wird, in Abhängigkeit von Dichtheit, Verschleiß und Reibung berücksichtigenden Parametern definiert ist und mit Motoröl oder Öl aus einem gesonderten Ölkreislauf aufge­ bracht wird.

6. Abdichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (9) zur Übertragung des Öldruckes axial beweglich und zur Abdichtung des Kurbelgehäuseinneren (6) gegenüber dem der Nut (11) zugeführten Öl mit einer weiteren Dichtung (17) in seinem Gehäuse (10) angeordnet ist.

7. Abdichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Dichtung (17) mit weiteren Dichtringen (18, 19), welche an einem inneren und einem äußeren Durchmesser des von der Kurbelwelle (2) zu dem Lagergehäuse (3) reichen­ den Dichtringes (9) angeordnet sind, ausgebildet ist.

8. Abdichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Dichtung (17) mit einem auf den Dichtring (9) aufgebrachten Elastomer ausgebildet ist.

9. Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Dichtring (9) und seinem Gehäuse (10) ein Öldruckraum (16) ausgebildet ist.

10. Abdichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (9) mit einer Kühlbohrung (20), welche mit dem der Nut (11) zugeführten Öl befüllbar ist, ausgebildet ist.

11. Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (9) aus einem temperaturbeständigen, ab­ riebfesten und einen niedrigen Gleitreibungskoeffizienten aufweisenden Werkstoff gebildet ist.

12. Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (9, 9') wenigstens zweigeteilt ausgeführt ist.

13. Abdichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der zu der Nut (11) führenden Druckleitung (15)ein Rückschlagventil (21) angeordnet ist.

14. Abdichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Dichteinrichtung (8) ein ihr zugeordnetes Rück­ schlagventil (21) oder für mehrere Dichteinrichtungen (8) ein zentrales Rückschlagventil vorgesehen ist.

15. Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagergehäuse (3) einstückig mit dem Kurbelgehäuse ausgebildet ist, wobei der in Einbaulage untere Teil des La­ gergehäuses (3A) einen Teil eines Kurbelgehäusedeckels dar­ stellt.