DE202006016993U1

DE202006016993U1 - Lagerschalenpaar

Info

Publication number: DE202006016993U1
Application number: DE202006016993U
Authority: DE
Original assignee: Boegra Technologie GmbH
Current assignee: Boegra Technologie GmbH
Priority date: 2006-11-07
Filing date: 2006-11-07
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2016-11-08

Abstract

Lagerschalenpaar aus einer Bronzelegierung, das aus zwei Halbzylinderrohrstücken besteht, die durch Bruchtrennen eines Hohlzylinders hergestellt worden sind und die als Pleuellager, insbesondere als Hauptlager, einsetzbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bronze-Legierung aus 5 bis 15 Massen% Sn, 5 bis 20 Massen% Ni, bis zu 5 Massen% Zn und bis zu 0,2 Massen% eins oder mehrerer der Elemente Fe, Mn, Al, Si und/oder P, Rest Cu besteht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lagerschalenpaar aus einer Bronzelegierung, das aus zwei Halbzylinderrohrstücken besteht, die durch Bruchtrennen eines Hohlzylinders hergestellt worden sind und die als Pleuellager und Hauptlager einsetzbar sind.
Die heute zum Einsatz kommenden Pleuel, insbesondere für Brennkraftmaschinen, werden als sogenannte geschnittene Pleuel oder als Crackpleuel ausgeführt. Geschnitten oder gecrackt wird hierbei das große Pleuelauge, das die Kurbelwelle umgreift. Das kleine Pleuelauge braucht in der Regel nicht geöffnet zu werden, da es über einen geraden Bolzen mit dem Kolben verbunden wird.
Je nach Lagerbelastung werden die Pleuelaugen mit unterschiedlichen Lagerschalen (als Gleitlager) ausgestattet. Als Lagerschalen kommen nach dem Stand der Technik insbesondere Stützschalenwerkstoffe zum Einsatz, die in der Regel aus Stahl C10 nach DIN17210 gebildet sind. Die Lagerschalen können je nach Bauform und Verwendung kaltverfestigt sein. Auf diesen Stützschalenwerkstoff kann die eigentliche Gleitlagerlaufschicht, beispielsweise aus Weichmetall, Bleibronze, Leichtmetall, aufgedampften Schichten oder ähnlichem bestehen. Beispielsweise werden in der EP 1 158 062 B1 Lagerbuchsen verschiedener Zusammensetzungen genannt. So unter Hinweis auf die GB-A-529 889 eine Kupfer-Zink-Aluminium-Knetlegierung einer Zusammensetzung von 55 bis 75% Cu, 3 bis 7% Al, 3,5 bis 7% Mn, 0,5 bis 4% Fe, 0 bis 2% Ni, Rest Zink. Ferner werden Buchsen aus gekneteten CuAl10Ni5Fe4 und CuZn31Si1 erwähnt. Die erstgenannte Knetlegierung soll bei hohen mechanischen Festigkeiten ein gutes Setzverhalten aufweisen und daher für höchste Belastungen über lange Zeiträume geeignet sein. Als nachteilig wird angegeben, dass Mehrstoff-Aluminium-Bronzen im kontinuierlichen Stranggussverfahren schwer gießbar und im anschließenden Fertigungsschritt Strangpressen nur schwer warmumformbar sind. Demgegenüber besitze die geknetete Sondermessinglegierung CuZn31Si1 eine stärkere Neigung zur Spannungsrelaxation. Als Lagerbuchsenmaterial wird daher eine Kupfer-Zink-Aluminium-Knetlegierung mit 63,5 bis 66,5% Kupfer, 2 bis 5,4% Aluminium, 4,1 bis 4,9% Mangan, 2,6 bis 3,4% Eisen, 1,1 bis 1,9% Nickel, Rest Zink und üblichen Verunreinigungen vorgeschlagen.
Wie bereits eingangs angesprochen, sind nach dem Stand der Technik auch sogenannte Bruchtrenn- oder Crack-Verfahren bekannt. Das Bruchtrennen wird zur Ausbildung von teilbaren Lagerstellen, beispielsweise von Pleueln oder Kurbelgehäusen eingesetzt, aber auch zur Fertigung von Lagerschalen. Hierzu wird in der Innenumfangsfläche an diametral gegenüberliegenden Orten jeweils eine Kerbe ausgebildet, die eine Bruchebene vorgibt, entlang der das Pleuelauge oder die Lagerschale bruchgetrennt wird. Durch den Bruchtrennvorgang entsteht eine Mikro- und Makro-Verzahnung, die ein passgenaues Zusammenfügen des Lagerdeckels mit dem Lagerbett nach einer Feinbearbeitung des sogenannten großen Auges eines Lagerabschnittes ermöglicht. Wurden ursprünglich zum Einbringen der Kerben Räumwerkzeuge eingesetzt, so wird erstmals in der DE 195 34 360 C2 eine Kerbenausbildung durch Aufschmelzen des Werkstoffes mittels Laserenergie erwähnt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lagerschalenpaar anzugeben, das einen guten Kompromiss hinsichtlich der Härte, Korrosionsbeständigkeit aber auch Formbeständigkeit beim Bruchtrennen aufweist. Hierunter ist zu verstehen, dass das Lagermaterial beim Bruchtrennen seine Krümmung, insbesondere im Bereich der Trennflächen, beibehält.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Lagerschalenpaar aus einer Bronzelegierung vorgeschlagen, das aus zwei Halbzylinderrohrstücken besteht, die durch Bruchtrennen eines Hohlzylinders hergestellt worden sind und die in einem Pleuellager, insbesondere als Hauptlager, einsetzbar sind; die Bronzelegierung besteht aus 5 bis 15% Sn, 5 bis 20% Ni, bis zu 5% Zn und bis zu 0,2 Massen% eines oder mehrerer der Elemente Fe, Mn, Al, Si und/oder P, Rest Cu. Die Erfindung schließt selbstverständlich auch solche Legierungen mit ein, in denen herstellungsbedingte Verunreinigungen enthalten sind. Mit der vorgeschlagenen Legierung wird eine Lagerschale geschaffen, die einerseits über die notwendige Härte und Festigkeit verfügt, andererseits auch korrosions- und adhäsionsbeständig ist.
Vorzugsweise ist das Lagerschalenpaar hergestellt worden, indem zunächst aus einer flüssigen Legierung ein Hohlzylinder durch Stranggießen und anschließender zerspanender Bearbeitung und Ablängen gefertigt wird, worauf in den Hohlzylinder mittels eines Lasers an zwei diametral gegenüberliegenden Orten des Innenmantels Kerben eingebracht werden und der Hohlzylinder schließlich unter Einwirkung eines Spreizdornes in zwei Halbzylinder getrennt wird. Bei diesem Bruchtrennverfahren kann auf die beispielsweise in den Dokumenten DE 195 34 360 , DE 197 31 625 , DE 101 44 126 C1 , DE 10 2005 031 335 A1 oder EP 1 158 062 B1 und schließlich EP 1 035 936 B1 beschriebenen Verfahrenstechniken zurückgegriffen werden.
In einem konkreten Ausführungsbeispiel sind 79 Massen% Cu, 10 Massen% Sn, 3 Massen% Zn, 8 Massen% Ni als Legierungsbestandteile verwendet worden. Die Legierung wurde vor dem Bruchtrennen einer Wärmebehandlung bei Temperaturen von 300°C bis 450°C über eine Zeit von 5 h bis 20 h unterzogen. Nach der Bruchtrennung ergaben sich Bruchstellen in beiden Hälften, die sich zu einem Hohlzylinderkörper mit optimaler Kreisform wieder montieren lassen.

Claims

Lagerschalenpaar aus einer Bronzelegierung, das aus zwei Halbzylinderrohrstücken besteht, die durch Bruchtrennen eines Hohlzylinders hergestellt worden sind und die als Pleuellager, insbesondere als Hauptlager, einsetzbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bronze-Legierung aus 5 bis 15 Massen% Sn, 5 bis 20 Massen% Ni, bis zu 5 Massen% Zn und bis zu 0,2 Massen% eins oder mehrerer der Elemente Fe, Mn, Al, Si und/oder P, Rest Cu besteht.
Lagerschalenpaar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst aus einer Bronze-Legierung aus 5 bis 15 Massen% Sn, 5 bis 20 Massen% Ni, bis zu 5 Massen% Zn und bis zu 0,2 Massen% eins oder mehrerer der Elemente Fe, Mn, Al, Si und/oder P, Rest Cu ein Hohlzylinder durch Stranggießen und anschließendes Ablängen gefertigt worden ist, hierauf in den Hohlzylinder mittels eines Lasers an zwei diametral gegenüberliegenden Orten des Innenmantels Kerben eingebracht werden und der Hohlzylinder danach unter Einwirken eines Spreizdornes in zwei Halbzylinder getrennt worden ist.
Lagerschalenpaar nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlzylinder vor dem Bruchtrennen einer Wärmebehandlung bei Temperaturen von 300°C bis 450°C vorzugsweise 370°C über eine Zeit von 5 h bis 20 h unterzogen worden ist.