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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Gleitlageranordnungen
für Wellen,
und insbesondere für
Nockenwellen von Verbrennungsmotoren, Kolbenmotoren von Kraftfahrzeugen.
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Im
Allgemeinen gehören
zu einem Verbrennungsmotor, nämlich
einem Kolbenmotor, wenigstens ein Zylinder und ein Zylinderkopf,
der eine heiße Seite
aufweist, die den Zylinder abdichtet und eine Brennkammer einschließt. Ein
Motor kann beispielsweise drei, vier, sechs oder acht Zylinder aufweisen, die
in Reihe, in Form eines V oder eben unter einem Winkel von 180° (Boxermotor)
angeordnet sind. Kolben, die in jedem der Zylinder angeordnet sind,
werden in Längsrichtung
bewegt und sind jeweils mit einer Pleuelstange verbunden, die ihrerseits
mit einer Kurbelwelle verbunden ist. Die auf Pleuelstangen und Kurbelwelle
basierende Einheit ermöglicht
ein Umwandlung der Hin- und Herbewegung der Kolben in eine Drehbewegung.
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Um
den Eintritt oder Austritt von Gas in das Innere bzw. aus dem Inneren
der Brennkammern zu erlauben, enthält der Motor ferner Ventile,
deren Öffnen
und Schließen
mittelbar oder unmittelbar über
einen Stößel während der
Rotation einer Nockenwelle gesteuert werden, die durch die Kurbelwelle
mittels eines Zahnriemens, einer Kette oder einer Kaskade von Stirnzahnrädern angetrieben
wird.
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Die
Nockenwelle ist im Allgemeinen über zwei
neben den freien Enden der Nockenwelle angeordnete Wälzlager
innerhalb des Motorblocks oder Zylinderblocks gelagert. Um ein eventuelles
Durchbiegen der Nockewelle zu verhindern, ist darüber hinaus
im Allgemeinen wenigstens ein dazwischenliegendes Lager in Form
eines eines Gleitlagers vorgesehen, das in axialer Richtung zwischen
den Nocken angeordnet ist.
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Ein
derartiges Gleitlager kann einen Lagergrundkörper aufweisen, der in Form
von zwei Teilen ausgeführt
ist, die beide jeeils mit einem halbzylindrischen Lagerkörper ausgebildet
sind, um nach dem Einbau der Welle für das Wälzlager einen zylindrischen
Innenraum zu bilden, der an den Durchmesser der Nockenwelle angepasst
ist.
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Im
Betrieb werden bei der Betätigung
der Ventile durch die Nockenwelle im Allgemeinen auf einen der beiden
Lagerkörper
des Gleitlagers im Verhältnis
erheblich größere Kräfte ausgeübt als auf
den anderen. Mit dem Ziel, Lager zu erhalten, die eine erhöhte Betriebssicherheit
aufweisen, sind daher erste und zweite Lagerkörper vorgesehen, die aus verschiedenen
Werkstoffen hergestellt sind, die jeweils an die aufzunehmenden
mechanischen Belastungen angepasst sind.
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Dementsprechend
beschreibt die GB-A-2 150 986 ein Wellengleitlager mit einem zweiteiligen Lagerträger und
zwei aus Aluminium und Nickel hergestellten halbzylindrischen Schalen
oder Büchsen, die
in der Lage sind, einen zu der Welle passenden zylindrischen Innenraum
zu bilden. Bei der Montage beiden Teile des Grundkörpers aneinander,
werden die Halbschalen in dem Inneren des Lagergrundkörpers gegen
eine Drehbewegung gesichert.
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Eine
ausschließlich
auf Reibung zwischen zwei Werkstoffen basierenden Befestigung der
Halbschalen in Umfangsrichtung gewährleistet keine vollkommene
Sicherung. In der Praxis kann es im Betrieb dazu kommen, dass die
Welle die Halbschalen in Drehung versetzt, was möglicherweise zu einem Ausfall
des Lagers führt,
wobei auf diese Weise die größten mechanischen
Kräfte
auf die schwächste Halbschale übertragen
werden können.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, diese Nachteile
zu beseitigen, indem eine zuverlässige,
kostengünstige
und einfach zu montierende Gleitlageranordnung geschaffen wird.
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Die
vorliegende Erfindung zielt ferner darauf ab, eine Gleitlageranordnung
zu schaffen, die in der Lage ist, auch bei verminderter Schmierung
wirkungsvoll zu arbeiten.
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Zu
diesem Zweck enthält
die Gleitlageranordnung für
eine Welle, insbesondere für
eine Nockenwelle eines Verbrennungsmotors, einen Lagergrundkörper, erste
und zweite Lagerkörper,
die in dem Lagergrundkörper
angeordnet sind, um einen an die Welle angepassten zylindrischen
Innenraum zu bilden, und dazu bestimmt sind, große bzw. geringe me chanische
Belastungen aufzunehmen. Die Werkstoffe des ersten und zweiten Lagerkörpers können unterschiedlich
sein.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist lediglich der erste Lagerkörper auf
seiner Innenfläche
mit einer Beschichtung versehen, die amorphen diamantähnlichen
Kohlenstoff enthält,
wobei die Anordnung ferner mit wenigstens einer Verdreh- oder Mitdrehsicherung
ausgestattet ist, die an wenigstens einem der Lagerkörper angeordnet
ist, um die Lagerfläche gegenüber dem
Lagergrundkörper
in Umfangsrichtung zu fixieren.
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Mit
einer derartigen Anordnung wird es möglich, eine besonders präzise, sichere
und kostengünstige
Befestigung der Lagerkörper
in Umfangsrichtung zu erhalten, wobei ein eventuell auftretender vorzeitiger
Verschleiß des
Lagers eingeschränkt wird.
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In
der Praxis ermöglicht
die Anordnung eines Lagerkörpers,
der auf seiner Innenfläche
mit einer Beschichtung versehen ist, die amorphen diamantähnlichen
Kohlenstoff enthält,
den Betrieb der Lager unter Bedingungen verminderter Schmierung,
wobei eine Verringerung des Reibungskoeffizienten zwischen der Welle
und dem Lager erhalten wird, um den Verschleiß dieser Elemente und die eventuelle Gefahr
eines Fressens zu begrenzen.
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Indem
ausschließlich
auf dem einen der Lagerkörper
eine amorphen diamantähnlichen
Kohlenstoff enthaltende Beschichtung vorgesehen ist, wird darüber hinaus
die Herstellung eines Lagers ermöglicht,
das insbesondere im Vergleich zu einem Lager, das zwei Lagerkörper enthält, die
beide eine derartige Beschichtung aufweisen, besonders kosten günstig ist.
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Die
Anmelderin hat nachgewiesen, dass es die Verwendung von amorphen
diamantähnlichem Kohlenstoff
ausschließlich
auf dem einen der Lagerkörper
des Lagers ermöglicht,
einen guten Kompromiss zwischen der Betriebssicherheit des Lagers
und dessen Kosten einzugehen. Die Anmelderin stellte in der Tat
fest, dass es für
die Erzielung einer hohen Zuverlässigkeit
ausreicht, den amorphen Kohlenstoff ausschließlich auf jenem Lagerkörper vorzusehen, der
zur Aufnahme der höheren
Belastung bestimmt ist.
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Darüber hinaus
wird mit einer derartigen Anordnung die Positionierung der Lagerkörper in
Umfangsrichtung in dem Inneren des Lagergrundkörpers nicht nur durch die Reibung
zwischen dem Lager und dem Grundkörper gewährleistet, sondern auch durch mechanisches
Sperren mittels eines Verdrehsicherungsmittels.
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Vorteilhafterweise
bildet der erste Lagerkörper
eine halbzylindrisch gestaltete Schale.
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Vorzugsweise
basiert die Beschichtung auf einer einzigen Schicht, die den amorphen
diamantähnlichen
Kohlenstoff enthält,
was eine weitere Steigerung der Wirtschaftlichkeit des Lagers ermöglicht.
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Vorteilhafterweise
weist die Anordnung Mittel auf, die dazu dienen, den ersten Lagerkörper im
Inneren des Grundkörpers
des Lagers in Umfangsrichtung auszurichten.
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Derartige
Mittel ermöglichen
es, die Lagerkörper
in Abhängigkeit
von der Richtung der aufzunehmenden Kraft aus zurichten.
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Vorzugsweise
sind diese Winkelausrichtungsmittel teilweise Bestandteil des Verdrehsicherungsmittels.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält das Verdrehsicherungsmittel
wenigstens einen Vorsprung, der mit dem entsprechenden Lagerkörper einteilig
ausgebildet ist.
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Vorzugsweise
ist der Lagergrundkörper
in Form von zwei Teilen verwirklicht, die mit ebenen Anlageflächen ausgebildet
sind. Die in Umfangsrichtung angeordneten Enden der Halbschale sind
bezüglich der
Ebene in Umfangsrichtung versetzt.
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Vorteilhafterweise
ist der Vorsprung auf dem zweiten Lagerkörper ausgebildet.
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In
einem Ausführungsbeispiel
erstreckt sich der Vorsprung ausgehend von einer Außenfläche des
Lagerkörpers
im Wesentlichen in radialer Richtung, wobei der Vorsprung einen
Fortsatz bildet, die mit einer in dem Lagergrundkörper ausgebildeten Ausnehmung
zusammenwirkt.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
erstreckt sich der Vorsprung im Wesentlichen entlang dem Umfang
und wirkt mit einer Halbschale zusammen. Der Vorsprung und der zweite
Lagerkörper
werden durch eines der Teile des Lagergrundkörpers gebildet.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
ist der Lagergrundkörper
in Form von zwei Teilen verwirklicht, die mit Analgeflächen ausgebildet
sind.
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Das
Verdrehsicherungsmittel wird durch eine der ebenen Analgeflächen gebildet.
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In
einer Abwandlung ist eine den ersten Lagerkörper bildende Halbschale mit
zwei Vorsprüngen versehen,
die an jeweils einem Umfangsende der Halbschale angeordnet sind
und in der Ebene liegen, wobei der zweite Lagerkörper eine Halbschale bildet, die
bezüglich
der Ebene symmetrisch zu dem ersten Lagerkörper ist.
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In
einem Ausführungsbeispiel
ist eine den zweiten Lagerkörper
bildende Halbschale aus einem Material gefertigt, das identisch
zu jenem der Halbschale des ersten Lagerkörpers ist.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
ist eine den zweiten Lagerkörper
bildende Halbschale aus einem anderen Material hergestellt als die
Halbschale des ersten Lagerkörpers.
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In
einem Ausführungsbeispiel
ist eine den zweiten Lagerkörper
bildende Halbschale aus Stahl gefertigt.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
ist eine den zweiten Lagerkörper
bildende Halbschale aus einem Polymer hergestellt. Das Polymer kann ein
thermoplastisches Kunstharz sein, beispielsweise ein Polyamid (PA),
insbesondere ein Polyamid 4.6.
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Vorteilhafterweise
enthält
das thermoplastische Kunstharz wenigstens einen Zusatzstoff, der geeignet
ist, um den Reibungskoeffizienten des Lagerkörpers gegenüber der Welle zu reduzieren,
insbesondere basierend auf PTFE (Teflon).
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Vorteilhafterweise
ist eine den zweiten Lagerkörper
bildende Halbschale aus einer Leichtmetalllegierung hergestellt,
insbesondere auf Aluminiumbasis.
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Eine
den ersten Lagerkörper
bildende Halbschale kann aus Stahl sein, der insbesondere durch Wärmebehandlung
gehärtet
ist.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine Nockenwelle eines Verbrennungsmotors
mit einer Gleitlageranordnung, zu der gehören: ein Lagergrundkörper sowie
erste und zweite in dem Lagergrundkörper angeordnete Lagerkörper, die
dazu eingerichtet sind, einen an die Welle angepassten zylindrischen
Innenraum zu bilden, und jeweils dazu bestimmt sind, große und geringe
Belastungen aufzunehmen.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist lediglich der erste Lagerkörper auf
seiner Innenfläche
mit einer Beschichtung versehen, die amorphen diamantähnlichen
Kohlenstoff enthält,
und die Anordnung ist darüber
hinaus mit wenigstens einem Verdrehsicherungsmittel ausgestattet,
das an wenigstens einem der Lagerkörper angeordnet ist, um die
Lagerkörper gegenüber dem
Lagergrundkörper
in Umfangsrichtung zu fixieren.
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Die
Erfindung betrifft schließlich
einen Verbrennungsmotor, insbesondere für Kraftfahrzeuge, zu dem gehören:
Wenigstens
ein Zylinder, ein Zylinderkopf mit einer heißen Seite, die den Zylinder
abdichtet und eine Brennkammer eingrenzt, wenigstens zwei Öffnungen,
die Sitze für
Gaseinlass- und Gasauslassventile bilden, eine Nockenwelle, die
zum Öffnen
und Schließen
der Ventile dient, und wenigs tens eine die Nockenwelle tragende
Gleitlageranordnung, wie sie vorausgehend definiert wurde.
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In
einem abgewandelten Ausführungsbeispiel
ist lediglich der erste Lagerkörper
der Gleitlageranordnung auf seiner Innenfläche mit einer Beschichtung
versehen, die amorphen diamantähnlichen
Kohlenstoff enthält,
wobei die Anordnung darüber
hinaus wenigstens eine Zunge aufweist, die mit einem der Lagerkörper einstückig ausgebildet
ist, um die Lagerkörper
gegenüber
dem Lagergrundkörper
in Umfangsrichtung zu fixieren.
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Die
nachfolgende Figurenbeschreibung beschränkt sich auf die Erläuterung
der wesentlichen Aspekte der Erfindung. Es ist klar, dass eine Reihe von
Abwandlungen möglich
sind. Kleinere, nicht beschriebene Details kann der Fachmann in
der gewohnten Weise den Zeichnungen entnehmen, die insoweit die
Figurenbeschreibung ergänzen.
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Die
nachfolgenden Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstäblich. Zur
Veranschaulichung der wesentlichen Details kann es sein, dass bestimmte Bereiche übertrieben
groß dargestellt
sind. Darüber hinaus
sind die Zeichnungen vereinfacht und enthalten nicht jedes bei der
praktischen Ausführung
gegebenenfalls vorhandene Detail.
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Die
vorliegende Erfindung wird nach dem Lesen der detaillierten Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
verständlicher,
die in keiner Weise als beschränkend
zu bewerten sind und anhand der nachstehenden Zeichnungen veranschaulicht
werden. Es zeigen:
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1 in
einer geschnittenen schematischen Ansicht den Aufbau einer Nockenwelle,
die mit einer Gleitlageranordnung gemäß einem Aspekt der Erfindung
versehen ist;
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2 eine
Schnittansicht entlang der Achse II-II nach 1;
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3 und 4 in
geschnittenen schematischen Teilansichten erste und zweite Ausführungsbeispiele
der Gleitlageranordnung nach 1 und 2;
und
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5 in
einer geschnittenen schematischen Teilansicht ein drittes abgewandeltes
Ausführungsbeispiel
der Gleitlageranordnung.
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In
den 1 und 2 ist eine an sich bekannte
Nockenwelle 1 mit ihrer Längsachse 2 dargestellt,
die außen
eine Reihe von Nocken 3 trägt.
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In
der Nähe
der freien Enden der Welle 1 sind zwei Wälzlager 4 und 5 in
(nicht mit Bezugszeichen versehenen) Lagerträgern angebracht, die zu diesem
Zweck vorgesehen sind. Die Wälzlager 4 und 5 können von
herkömmlicher
kostengünstig
herzustellenden Bauart sein. Jedes Wälzlager enthält im vorliegenden
Fall Innen- und Außenringe,
zwischen denen ein Kranz von Wälzkörpern angeordnet
ist, die beispielsweise in Form von Kugeln verwirklicht sind. Die
Innen- und Außenringe
können
vorteilhafterweise massiv ausgeführt
sein. Der Begriff "Ring
massiv ausgeführt" bezeichnet einen
Ring, dessen Gestalt durch spanabhebende Bearbeitung (Drehen, Schleifen)
ausgehend von einem Rohr, einer Stange, einem geschmiedeten und/oder
gewalzten Rohling hergestellt wird.
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Selbstverständlich kommt
auch in Betracht, Wälzlageranordnungen
mit einem davon erheblich abweichenden Grundaufbau vorzusehen, beispielsweise
Rollenlager.
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Wenn
die Nockenwelle 1 in Drehung versetzt wird, bewirkt einer
der Nocken 3 eine Betätigung
eines Ventils 6 eines (nicht gezeigten) Motors. Aus Gründen der Übersichtlichkeit
der Zeichnung wurde nur eine einziges Ventil dargestellt. Selbstverständlich enthält der Motor
viele Ventile.
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Das
Ventil 6 wird auf diese Weise radial zur Nockenwelle linear
in Längsrichtung
bewegt und in das Innere des Zylinderkopfs des (nicht gezeigten) Motors
bewegt. Das Ventil 6 kann ein Einlassventil oder ein Auslassventil
sein. Es weist einen Ventilteller 6a auf, der dazu eingerichtet
ist, mit einer Öffnung
in Berührung
zu kommen, die in der heißen
Seite des Zylinderkopfs ausgebildet ist und einen sitz für das Ventil
bildet. Das Ventil 6 weist ferner an einem unteren Ende
einen Ventilschaft 6b auf, an dem der Ventilteller 6a befestigt
ist. Der Ventilschaft 6b weist ferner eine an einem oberen
Ende des Schafts befestigte Anlage- oder Stösselplatte 8 auf,
die mit dem Nocken 3 der Welle 1 in Berührung kommt.
Zwischen der Anlageplatte 8 und einer oberen Stirnseite
eines an den Zylinderkopf herangebrachten Anlageelements 7 ist
eine Ventilfeder 9 angebracht.
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Um
die Lagerung der Nockenwelle 1 zu erlauben und ein eventuelles
Verbiegen zu verhindern, ist in axialer Richtung zwischen benachbarten
Nocken 3 in der Nähe
des Ventils 6 eine Gleitlageranordnung 10 angeordnet.
Selbstverständlich
können entlang
der Welle möglicherweise
mehrere Gleit lager vorgesehen sein.
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Die
Anordnung 1 enthält
einen Lagergrundkörper
oder -träger 11,
der aus einer Leichtmetalllegierung beispielsweise au Aluminium-
und/oder Magnesiumbasis hergestellt ist. Der Grundkörper 11 ist
in Form von zwei oberen und unteren Teilen 12 und 13 ausgeführt, die
untereinander identisch sind. Die Teile 12 und 13 sind
in axialer Richtung einander gegenüberliegend angeordnet. Das
obere Teil 12 weist eine halbkreisförmige konkave Innenfläche 12a auf,
deren Mittelpunkt im Wesentlichen in Höhe einer Unterseite 12b angeordnet
ist. Die besagte Fläche
erstreckt sich in axialer Richtung verlaufend über das gesamte Teil 12.
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In ähnlicher
Weise weist das untere Teil 13 eine halbkreisförmige konkave
Innenfläche 13a auf, deren
Durchmesser gleich demjenigen der Innenfläche 12a ist und deren
Mittelpunkt sich im Wesentlichen in Höhe einer oberen Fläche 13b des
besagten Teils befindet. Wenn die Flächen 12b und 13b in
Analge kommen, bilden die Innenflächen 12a und 13a des
Lagergrundkörpers 11 somit
einen zylindrischen Innenraum. Die Flächen 12b und 13b definieren
eine Teilungsebene des Lagergrundkörpers 11.
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Im
Innern des auf diese Weise ausgebildeten zylindrischen Innenraums
sind halbzylindrische Ringe oder Halbschalen 14, 15 angebracht,
deren obere und untere radiale und axiale Abmessungen an jene des
zylindrischen Innenraums angepasst sind, der einen kreisförmigen Querschnitt
aufweist. Die in Umfangsrichtung liegenden Enden der Halbschalen 14, 15 stehen
miteinander in Berührung,
um obere und untere Lagerkörper
für die
Welle 1 zu bilden. Die Halbschalen 14, 15 umfassen
jeweils einen halbzylindrischen Grund körper 14a, 15a,
der als einstückiges
Element hergestellt ist.
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Der
Grundkörper 14a des
Halbschale 14 ist aus einem verhältnismäßig zähem Material hergestellt, beispielsweise
aus Stahl. Der Stahl kann vorteilhafterweise durch Wärmebehandlung
und Abschrecken vergütet
sein, um eine Härte
zu erhalten, die vorteilhafterweise zwischen 40 und 65 HRC liegt.
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Die
obere Halbschale 14 weist ferner auf der gesamten Innenfläche des
Grundkörpers 14a eine halbzylindrische
Beschichtung 16 auf, die auf einer Schicht aus diamantähnlichem
Kohlenstoff basiert, was es ermöglicht,
ein begrenztes Einbringen von flüssigem
Schmiermittel vorzusehen. Der diamantähnliche Kohlenstoff ist international
unter der Bezeichnung DLC bekannt.
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Als
Richtwert für
die auf amorphem Kohlenstoff basierende Beschichtung 16 kann
eine radiale Wandstärke
zwischen 1,5 und 3 μm,
eine Oberflächenhärte von
1000 bis 2000 HRC, sowie eine Rauheit zwischen 0,5 und 1,8 μm gewählt werden.
Die Nutzung von amorphem Kohlenstoff ist insbesondere sowohl aufgrund
seiner Reibungseigenschaften als auch aufgrund seiner chemischen
Struktur vorteilhaft, die eventuelle Wechselwirkungen mit der Umgebung
begrenzt.
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Somit
gehören
zu der Halbschale 14 der Grundkörper 14a und die Beschichtung 16,
die auf einer einzigen Schicht basiert, wobei diese Schicht amorphen
diamantähnlichen
Kohlenstoff enthält.
Mit anderen Worten, die auf DLC basierende Beschichtung 16 ist
unmittelbar gegen den Grundkörper 14a der
als Substrat dienenden Halbschale 14 angeordnet.
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Auf
diese Weise ist ein Halbschale 14 geschaffen, die unter
Bedingungen verminderter Schmierung betrieben werden kann, um einen
eventuell auftretenden Verschleiß zu begrenzen, und die sich
besonders kostengünstig
herstellen lässt.
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Was
den Grundkörper 15a der
unteren Halbschale 15 anbelangt, so kann diese aus demselben Material
hergestellt sein, wie der Grundkörper 14a der
Halbschale 14. Der Grundkörper 15a kann daher aus
einem verhältnismäßig zähen Material,
beispielsweise aus Stahl, hergestellt sein.
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In
einer Abwandlung kommt auch in Betracht den Grundkörper 15a aus
einem verhältnismäßig weichen
Material herzustellen, beispielsweise durch Spritzen eines Polymers.
Das Polymer kann beispielsweise ein thermoplastisches Kunstharz
sein. Das Kunstharz kann vorteilhafterweise ein Polyamid sein, insbesondere
ein Polyamid 4.6. Selbstverständlich
kommen auch sonstige Kunststoffarten oder auch sonstige Zusatzstoffe
beispielsweise MoS2 oder Graphit in Betracht.
In einer Abwandlung könnte
ferner ein aus einer Leichtmetalllegierung, insbesondere auf Aluminiumbasis,
hergestellter Halbschale 15 vorgesehen sein.
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Um
den Reibungskoeffizienten zwischen der Welle 1 und der
Halbschale 15 zu reduzieren, kommt auch in Betracht, im
Inneren des Grundkörpers 15a einen
Zusatzstoff, beispielsweise PTFE, einzusetzen.
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Die
Halbschale 15 weist ferner eine nach außen gerichtete radiale Erhöhung bzw.
einen Vorsprung oder Rippe 17 auf. Der Vorsprung 17 ist
einstückig
mit der Halbschale 15 ausgebildet. Der Vorsprung bzw. die
Zunge 17 verlängert
teilweise die Außenfläche des
Grundkörpers 15a der
Halb schale 15 und ist in einer entsprechend gestalteten
Ausnehmung 18 angeordnet, die in Höhe der oberen Fläche 13b des
Teils 13 des Lagergrundkörpers 11 ausgebildet
ist.
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Der
im Allgemeinen rechteckig gestaltete Vorsprung 17 weist
in Umfangsrichtung eine Abmessung auf, die gegenüber jener der Halbschale 15 vermindert
ist und beispielsweise zwischen 10° und 15° betragen kann. Die radiale
Abmessung des Vorsprungs 17 ist im Wesentlichen gleich
jener der Halbschale 15, wobei die axiale Abmessung des
Vorsprungs im Wesentlichen nicht größer als die der Halbschale
sein kann.
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Der
Vorsprung 17 ist auf dem Grundkörper 15a der Halbschale 15 neben
einem von dessen in Umfangsrichtung liegenden Enden so ausgebildet, dass
das besagte Ende gegenüber
der oberen Fläche 13b des
Teils 13 in radialer Richtung nach oben übersteht.
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Folglich
ist das in Umfangsrichtung zeigende Ende, das dem Halbschale 15 gegenüberliegt,
gegenüber
der oberen Fläche 13b des
Teils 13 in radialer Richtung nach unten verschoben. Auf
diese Weise befinden sich die in Umfangsrichtung zeigenden Enden
jeder der Halbschalen 14, 15 in einer Ebene, die
sich von der Teilungsebene des Lagergrundkörpers unterscheidet.
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Während des
Zusammenbaus ermöglicht der
in dem Inneren der Ausnehmung 18 liegende Vorsprung 17,
die Halbschalen 14 und 15 in Abhängigkeit
von der Richtung und Stärke
der aufzunehmenden Kraft, die nicht senkrecht auf die Verbindungsebene
der beiden Teile 12 und 13 des Lagergrundkörpers wirkt,
gegenüber
der Nockenwelle 1 in Umfangsrichtung zu positionieren.
Der Vorsprung 17 wird auf der Halbschale 15 so
angeordnet, dass die Symmetrieebene des Halbschale 14 in
Abhängigkeit von
der Kraftrichtung positioniert ist.
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Im
Betrieb ermöglichen
der Vorsprung 17 und die Ausnehmung 18 es, diese
Ausrichtung reibschlüssig
und durch ein formschlüssiges
mechanisches Sperren aufrecht zu erhalten. Diese Elemente stellen
somit Mittel zum Erszingen eines Winkels und zum Sperren einer Mitnahme
der Halbschalen 14, 15 durch die Nockenwelle 1 dar.
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Mit
anderen Worten, der Vorsprung 17, der eine mit der Halbschale 15 einstückig ausgebildeten Fortsatz
bildet, und die Ausnehmung 18 stellen die Positionierung
und die Aufrechterhaltung der Position der Halbschalen in Umfangsrichtung
in Bezug auf die Welle 1 sicher, so dass die verhältnismäßig hohen
und geringen Belastungen oder Kräfte
jeweils durch die Halbschalen 14 und 15 getragen
werden.
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Das
Ausführungsbeispiel,
das in 3 dargestellt ist, in der bereits beschriebene
Elemente mit denselben Bezugszeichen auftauchen, unterscheidet sich
dadurch, dass das untere Teil 13 des Lagergrundkörpers 11 eine
konkave Innenfläche 13a mit einem
Durchmesser aufweist, der im Wesentlichen gleich jenem der Innenfläche des
Halbschale 14 ist, so dass das Teil 13 und der
Halbschale 14 jeweils Lagerkörper für die Welle 1 bilden.
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Das
Teil 13 ist ferner mit einer Erhöhung, die einen Vorsprung 19 bildet,
der sich bezüglich
der oberen Fläche 13b im
Wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckt, und mit einer Ausnehmung 20 ausgebildet,
die hinsichtlich einer Umfangsrichtung bezüglich der Innenfläche 13a dem
Vorsprung gegenüberliegend
angeordnet ist. Selbstverständlich
ist das Teil 12 des Lagergrundkörpers 11 an dier Form
des Vorsprungs 19 angepasst, um in diesem Bereich zwischen
den Teilen 12 und 13 eine ständige örtliche Berührung aufrecht zu erhalten.
Die Ausnehmung 20 ist auf der Fläche 13b ausgebildet
und endet in Höhe des
für die
Welle 1 vorgesehenen zylindrischen Innenraums.
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Die
in Umfangsrichtung angeordneten Enden des Halbschale 14 kommen
gegen den Vorsprung 19 und den Boden der Ausnehmung 20 in
Anlage. Der Vorsprung 19 und die Ausnehmung 20 bilden
dementsprechend Winkelausrichtungsmittel und Verdrehsicherungsmittel
der Halbschale 14 gegenüber
der Welle 1. Die einzige Halbschale 14 wird angepasst
an eine Kraftrichtung ausgerichtet und festgehalten, die gegenüber der
Verbindungsebene der beiden Teile 12 und 13 des
Lagergrundkörpers 11 nicht
senkrecht verläuft.
Die Symmetrieebene der Halbschale 14 ist folglich gegenüber der
Verbindungsebene in Umfangsrichtung versetzt.
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Das
Ausführungsbeispiel,
das in 4 dargestellt ist, in der bereits beschriebene
Elemente mit denselben Bezugszeichen auftauchen, unterscheidet sich
von dem vorausgehenden Ausführungsbeispiel dadurch,
dass der Lagergrundkörper 11 so
ausgebildet ist, dass die Symmetrieebene des Halbschale 14 senkrecht
zu der Verbindungsebene der beiden Teile 12 und 13 verläuft. Zu
diesem Zweck ist die obere Fläche 13b im
Wesentlichen eben und in Nachbarschaft der Innenfläche 13a nicht
mit Vorsprungelementen oder Ausnehmungen versehen.
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Die
in Umfangsrichtung angeordneten Enden der einzigen Halbschale 14 sind
dementsprechend in der Verbindungsebene der Teile 12 und 13 des
Lagergrundkörpers
angeordnet und stehen jeweils mit der oberen Fläche 13b in Berührung. Die obere
Fläche 13b stellt
ein Mittel zur Positionierung und Aufrechterhaltung der Winkelstellung
der Halbschale 14 in dem Lagergrundkörper dar. Die Halbschale 14 und
das Teil 13 des Grundkörpers
bilden so den oberen bzw. unteren Lagerkörper für die Welle 1, wobei
die obere Fläche 13b ein
Verdrehsicherungsmittel für
die Halbschale bildet.
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Das
Ausführungsbeispiel,
das in 5 dargestellt ist, in der bereits beschriebene
Elemente mit denselben Bezugszeichen auftauchen, unterscheidet sich
von dem Ausführungsbeispiel
nach 2 dadurch, dass die Symmetrieebene jeder Halbschale 14 und 15 rechtwinkelig
zu der Verbindungsebene der beiden Teile 12 und 13 des
Lagergrundkörpers 11 verläuft und
die Drehachse enthält.
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Die
halbzylindrische Halbschale 14 weist in diesem Fall zwei
Fortsätze
oder Vorsprünge 21 und 22 auf,
wobei jeder Vorsprung an einem Umfangsende des Grundkörpers 14a der
Halbschale 14 zu liegen kommt, so dass dessen Unterseite
in der Verbindungsebene der Teile 12, 13 angeordnet
ist. Die Vorsprünge 21 und 22 sind
einstückig
an dem Grundkörper 14a des
Halbschale 14 ausgebildet. Jeder Vorsprung 21, 22 verlängert die
Außenfläche des
Grundkörpers 14a der
Halbschale in radialer Richtung nach außen und ist jeweils in einer
entsprechend gestalteten Ausnehmung 23, 34 angeordnet,
die in der Unterseite 12b des Teils 12 des Lagergrundkörpers 11 ausgebildet
ist.
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Der
im Allgemeinen rechteckig gestaltete Vorsprung 21, 22 weist
in Umfangsrichtung eine Abmessung auf, die gegenüber jener des Halbschale 14 reduziert
ist und beispielsweise zwischen 5° und
10° betragen
kann. Die radiale Ab messung des Vorsprungs 21, 22 ist
im Wesentlichen gleich jener des Halbschale 14, wobei seine
axiale Abmessung im Wesentlichen nicht größer als jene des Halbschale sein
kann.
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Vorteilhafterweise
kann die Halbschale 14 aus Stahl hergestellt sein, beispielsweise
aus einem Stahlblech konstanter Dicke, das durch Stanzen und Biegen
geformt wird. Ähnlich
wie in dem Ausführungsbeispiel
nach 2 weist der Halbschale 14 die Beschichtung 16 auf,
wie sie im Vorausgehenden definiert wurde.
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Die
Halbschalen 14 und 15 sind gegenüber der
besagten Symmetrieebene zueinander symmetrisch. Auf diese Weise
weist die Halbschale 15 ebenfalls zwei Vorsprünge 25 und 26 auf,
deren obere Flächen
in der Verbindungsebene der Teile 12, 13 angeordnet
sind und mit den Unterseiten der Vorsprünge 21 und 22 in
Berührung
kommen. Die Halbschale 15 kann vorteilhafterweise durch
Stanzen und Biegen aus Stahlblech erzeugt sein. Der Halbschale 15 kann ferner
aus einer Leichtmetalllegierung, beispielsweise auf Aluminiumbasis,
oder auch aus einem zähen Kunststoff
hergestellt sein.
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In
einer Abwandlung könnte
auch in Betracht kommen, einen Lagergrundkörper 11 vorzusehen, der
ein Teil 13 enthält,
das eine konkave Innenfläche mit
einem Durchmesser aufweist, der im Wesentlichen gleich jenem des
Halbschale 14 ist, so dass das Teil 13 und eine
einzige Halbschale 14 den Lagerkörper für die Welle bilden.
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Dementsprechend
ermöglicht
es die Erfindung, auf einfache und kostengünstige Weise ein Gleitlager
zu erzeugen, dessen Elemente sich leicht zusammenbauen lassen und
selbst bei verhältnismäßig erhöhter Zufuhr
von Schmiermittel eine gute Betriebszuverlässigkeit aufweisen. Der einzelne
oder die mehreren in dem Lagergrundkörper angeordneten Halbschalen
werden in dem Grundkörper
auf vollkommene Weise positioniert und in Umfangsrichtung festgehalten.
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Gleitlageranordnung
für eine
Welle, sowie Welle und zugeordneter Motor.
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Die
Gleitlageranordnung für
eine Welle, insbesondere für
die Nockenwelle eines Verbrennungsmotors, enthält einen Lagergrundkörper, in
dem erste und zweite Lagerkörper
angeordnet sind, die einen an die Welle angepassten zylindrischen
Innenraum begrenzen und dazu bestimmt sind, große bzw. geringe Kräfte aufzunehmen.
Lediglich einer der Lagerkörper
ist auf seiner Innenfläche
mit einer Beschichtung versehen, die amorphen diamantähnlichen
Kohlenstoff enthält.
Die Anordnung ist ferner mit wenigstens einem Verdrehsicherungsmittel
ausgestattet ist, das an wenigstens einem der Lagerkörper angeordnet
ist, um die Lagerkörper
gegenüber
dem Lagergrundkörper
in Umfangsrichtung zu fixieren.