DE2723585C2

DE2723585C2 - Verwendung eines Gleitlagers

Info

Publication number: DE2723585C2
Application number: DE2723585A
Authority: DE
Inventors: William A. Mentor Ohio Yahraus
Original assignee: Imperial Clevite Inc
Current assignee: Clevite Industries Inc
Priority date: 1976-05-26
Filing date: 1977-05-25
Publication date: 1983-06-09
Also published as: BR7703383A; JPS52145654A; DE2723585A1; JPS60182524U; CA1083211A; GB1577562A; IT1084265B

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines mit einer Lagermetallbeschichtung versehenen Gleitlagers /Pr zyklisch wechselnde Belastung in zwei Hauptrichtungen mit zwei Lagerhälften, bei dem die Gleitfläche der Lagermetallbeschichtung der einen Lagerhälfte einen kleineren Krümmungsradius aufweist als die der anderen Lagerhälfte.

Ein derartiges Gleitlager ist aus der DE-OS 23 59 634 bekannt Dieser Druckschrift ist zu entnehmen, daß man die Lagerschale mit größerem Krümmungsradius dort anordnen solle, wo die größten Belastungen zwischen Welle und Lager auftreten. Mit diesem Lager sollen diejenigen Nachteile vermieden werden, die sich bei der Durchbiegung der höher belasteten Lagerschale ergeben. Die Durchbiegung der Lagerschale auf der Seite der hohen Belastung dt3 Lage: j soll dazu führen, daß diese Lagerschale in einer Weise verformt wird, daß sich ihre Enden einander und damit 2 t der Lagertrennfuge auch der Welle nähern, was aber zu unerwünschten Berührungen zwischen Welle und Lager an diesen Stellen und damit zu einem nicht beabsichtigten Verschleiß der Welle führt Aus diesem Grunde lehrt diese Druckschrift, daß man die Lagerschale an der stärker belasteten Seite in ihrem Durchmesser bzw. Krümmungsradius vergrößeren soll, um einen zu geringen Lagerspalt im Bereich der Enden der stärker belasteten Lagerschale zu vermeiden.

Es ist bekannt daß die Kurbelwellen- und Kolbenstangenlager von Verbrennungskraftmaschinen zyklischen Wechselbelastungen ausgesetzt sind, die das Lagermaterial schließlich ermüden lassen können, wenn dieses nicht genügend Widerstandsfähigkeit für den gegebenen Anwendungsfall aufweist. Portschritte in der Metallurgie haben zu zunehmend festeren Lagermetallegierungen geführt Soweit diese Fortschritte eine Verbesserung oder Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdung betreffen, scheint jedoch eine nicht mehr überschreitbare Grenze erreicht zu sein. Der Hauptgrund hierfür liegt darin, daß man eine Legierung, wenn man sie fester machen will, entweder härter machen oder mit einem höheren Prozentsatz an Bestandteilen legieren muß, die selbst keine guten &o Lagermaterialien sind. Lager, in denen Lagermateria· lien verwendet werden, deren Festigkeit auf eine der erwähnten Methoden erhöht wurde, besitzen, wenn auch ihre Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdungserscheinungen theoretisch erhöht wurde, während des Betriebes eine wesentlich größere Neigung zum Fressen, dessen Eintritt unweigerlich zum Ausfall des Lagers führt

Typische Kurbelwellen- und Kolbenstangenlager von Verbrennungskrnftmaschinen bestehen aus halbkreisförmigen Anordnungen bzw, Lagerschalen, die aus herkömmlichen Lagermaterialien bestehen und auf bekannte Weise in die Maschinen eingebaut sind. Da diese speziellen Motorteile sich in einem kontinuierlich umgewälzten ölbad befinden, ist zwischen der Außenoberfläche des Wellenzapfens bzw. der Kurbelwelle und der Innengleitfläche des Lagers ein Lagerspalt vorgesehen. Eine solche Anordnung erleichtert nic'u nur die relative Rotationsbewegung zwischen den Teilen während des Betriebes der Maschine in geeigneter Weise, sondern ermöglicht, was noch wesentlicher ist, die Ausbildung eines ölfilmes zwischen ihnen, der während des Motorbetriebes als Lastaufnahmemittel wirkt Der hydrodynamische Keileffekt welcher dazu führt daß die Welle oder der Wellenzapfen auf dem Ölfilm schwimmt, ergibt sich aus der Tatsache, daß im Bereich des Lagers ein Unterschied zwischen den Radien der Lagerschalen und des Wellenzapfens vorhanden ist

Eine Zeitlang war man der Ansicht daß sich die Ermüdungsbeständigkeit einer Lagermetallegierung als die höchste spezifische Belastung ausdrücken ließe (nämlich die Spitzenlast, geteilt durch die Projektion der Lagerfläche, d h. durch das Produkt aus der Lagerlänge und dem Wellendurchmesser). Diese Auffassung bzw. Definition gab jedoch keine Erklärung dafür, warum Lager mit der gleichen Lagerfläche aber unterschiedlichen Längen und Durchmessern bei gleicher Belastung unterschiedliche Lebensdauern als Folge von Ermüdung aufwiesen. Moderne analytische Methoden, insbesondere eine Wellenzapfen-Umlaufbahn-Analyse, haben eine Erklärung für diese Erscheinung geliefert. Grundsätzlich beeinflussen geometrische Parameter, wie die Lagerlänge, der Lagerdurchmesser und das Lagerspiel, den Spitzendruck, welcher in dem lastaufnehmenden Ölfilm entsteht Die höheren Drucken ausgesetzten Lager ermüden schneller oder im gleichen Zeitraum stärker als Lager, die geringeren Drucken aasgesetzt sind.

Durch die Technik der Lager-Umlaufbahn-Analyse läßt sich zeigen, daß der höchste im Lager entwickelte Ölfilmdruck im wesentlichen linear mit einer Erhöhung des Lagerspieles steigt. Eine scheinbar naheliegende Antwort für die Verbesserung der Ermüdungsbeständigkeit solcher Lager liegt demnach darin, daß man den Ölfilmdruck erniedrigt, indem man einfach den Lagerspalt verkleinert. Eine einfache Verringerung des Lagerspaltes wird im allgemeinen jedoch nicht in Erwägung gezogen, da sie das Spiel zwischen den einzelnen Lagern einer Welle vermindern und die Lagerung somit empfindlicher gegenüber einer nicht einwandfreien Ausrichtung machen würde. Ferner würde ein Lager mit reduziertem Lagerspalt auch heißer laufen als ein Lager mit normalem Lagerspalt, wodurch ein Verbrennen des Lagers während des Betriebes eintreten könnte.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleitlager des genannten Typs so einzusetzen, daß die Ermüdung des Lagermaterials vermindert und damit die Lebensdauer des Lagers erhöht wird.

Diese Aufgabe wird in der Weise gelöst, daß bei Einbau des Lagers die Lagerhälfte mit dem geringeren Krümmungsradius an derjenigen Umfangssteile der zu lagernden Welle angeordnet wird, an der die zyklisch höchsten Belastungen zwischen Welle und Lagergleitfläche auftreten. Dadurch wird erreicht, daß man die

Druckspitzen im Ölfilm an der Seite der stärksten Lagerbelastung durch Verringerung des Lagerspiels an dieser Stelle, d,h, durch eine Verringerung des Krümmungsradius des Lagers im höchst belasteten Bereich, vermindert Damit wird eine wesentliche Herabsetzung der Ermüdungserscheinung des Lagermaterials erreicht.

Durch diese Anordnung liegt während der Phase hoher Belastung im Belastungszyklus des Lagers, beispielsweise bei Kurbelwellen- und Kolbenstangenlagern, der einen Hälfte des Lagers, ein Wellenzapfen gegenüber, dessen Radius mehr demjenigen dieser Hälfte angepaßt ist, so daß sich ein geringerer Druck im Ölfilm ausbildet Die andere Hälfte des Lagers ist so angeordnet, daß sie den Öldruck während der Phase geringer Belastung innerhalb der Lagerwechselbelastung aufnimmt

In Verbindung mit einem Dreistofflager, das eine Stützschicht, eine Zwischenschicht und eine innenliegende Gleitfläche aufweist, können die Unterschiede in den Krümmungsradien der Lagerhälften durch unterschiedliche Dicken der Zwischenschichten gebildet werden.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnungen im einzelnen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht von zwei Halbschalen eines geteilten Lagers, das für eine erfindungsgemäße Ausführung geeignet ist;

F i g. 2 eine Seitenansicht mit geschnittenem Wellenzapfen eines herkömmlichen, für die erfindungsgemäße Verwendung ungeeigneten geteilten hydrodynamischen Radialgleitlagers, wie es in Verbrennungskraftmaschinen Verwendung findet;

F i g. 3 eine Ansicht ähnlich F i g. 2 eines Kolbenstangenlagers einer Verbrennungskraftmaschine; und

Fig.4 einen vergrößerten Ausschnitt aus einer Anordnung ähnlich Fig.3, jedoch als Dreistofflager ausgebildet

Jede der Figuren der Zeichnungen zeigt ein Paar von Lagerschalen A und B, wie sie z. B. normalerweise für Kurbelwellenlager und Kolbenstangenlager in Verbrennungskraftmaschinen verwendet werden. Die Lagerschale A besteht aus einem bandartigen, halbkreisförmig ausgebildeten Körper 10 und die Lagerschale B besteht aus einem bandartigen, halbkreisförmig ausgebildeten Körper 12. Der Körper 10 besitzt Endflächen 14 und 16 und der Körper 12 entsprechende Endflächen 18 und 20. Die Körper 10 und 12 sind so ausgebildet und dimensioniert, daß die Endflächen 14 und 18 sowie 16 und 20 sich im wesentlichen decken. Die Körper 10 und 12 besitzßn ferner innere Lagergleitflächen 22 bzw. 24 und äußere Oberflächen 26 bzw. 28. Die Lagerschalen können auf bekannte Weise aus bekannten Lagerwerkstoffen hergestellt sein. Für den Einsatz in Verbrennungskraftmaschinea, für den die erfindungsgemäßen Lager insbesondere bestimmt sind, lassen sich für die inneren Lagergleitflächen 22 und 24 der Körper 10 und 12 Werkstoffe, wie Weißmetall auf Bleibasis, Aluminiumlegierungen und Kupfer-Blei-Legierungen, verwenden, ohne daß die Auswahl jedoch auf diese Werkstoffe beschränkt ist.

Anhand der Fig.2 wird im folgenden vorerst ein bekanntes Kolbenstangenlager beschrieben, welches auch die Lagerschalen gemäß F i g. 1 enthält. Die Kurbelwelle bzw. der Wellenzapfen 30 ist in Fi g. 2 im Schnitt dargestellt. Dsr Wellenzapfen 30 besitzt einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt mit einer äußeren Umfangskrümmung vom Radius rr.

Das Kolbenstangenlager besteht aus zwei Lagerschalen A und B, die dicht um die Kurbelwelle bzw. den Wellenzapfen 30 herum angeordnet sind. Um den

gewünschten Lageraufbau zu ergeben, ist ein oberes Lagergehäuse 32 vorgesehen, welches mit der Kolbenstange 34 als ein Stück ausgebildet ist, sowie ein mit diesem zusammenpassendes, unteres Lagergehäuse 36. Jedes der Lagergehäuse besitzt eine allgemein halbkreisförmige Ausbuchtung, um die Lagerschale 10 bzw. 12 dicht anliegend aufzunehmen. Das Lagergehäuse 32 besitzt eine halbkreisförmige Montage- oder Anlagefläche 38, an die sich die Außenfläche 26 des Körpers lO dicht anlegen läßt und das untere Lagergehäuse 36 besitzt eine halbkreisförmige Montage- oder Anlagefläche 40, an die sich entsprechend die Außenfläche 28 des Körpers 12 anlegen läßt

Ferner verfügt das Gehäuse 32 über ein Paar nach außen gerichteter Flansche 42, und das Gehäuse 36 besitzt entsprechend ein Paar ähnlicher Verbindungsflansche 44, -vobei sowohl die Flansche 42 als auch die Flansche 44 so bemessen und angeor>.et sind, daß sie paarweise zusammenpassen. Die Lagergehäuse sind auf herkömmliche Weise mittels Schrauben 46 zusammengeschraubt Die Körper 10 und 12 sind auf die in F i g. 2 dargestellte Weise in den Lagergehäusen 32 und 36 angeordnet wobei die sich im wesentlichen entsprechenden Endflächen 14 und 18 bzw. 16 und 20 aneinander anliegen. Die Lagergehäuse 32 und 36 und die Lagerschalen 10 und 12 sind so bemessen, daß die gegenseitigen Berührungsflächen der letzteren im wesentlichen in Richtung der zwischen den Flanschen 42 und 44 der Lagergehäuse verlaufenden Trennfuge ausgerichtet sind. Die Lagerschalen 10 und 12 werden durch die gegenseitige Anpassung der einzelnen Teile in den Gehäusen festgehalten, wenn letztere mittels der Schrauben 46 fest miteinander verbunden sind, und die Lagerschalen 10 und 12 weisen, wie üblich, vorteilhafterweise kleine Ansätze oder Nocken auf, wie dies in F i g. 1 gezeigt ist, um eine genaue Ausrichtung zwischen ihnen zu gewährleisten. Da die in Fig.2 gezeigte Ausführung für die erfindungsgemäße Verwendung ungeeignet ist erübrigt sich deren weitere Beschreibung.

Wie in Fig.2 in Vergrößerung dargestellt ist, befindet sich zwischen der äußeren Umfangsfläche der Kurbelwelle bzw. des Wellenzapfens 30 und der inneren Lagergleitfläche 22, 24 der Lagerschalen 10 und 12 ein ringförmiger Lagerspalt a. In Wirklichkeit ist dieser

so Spalt verhältnismäßig schmal und kann in der Größenordnung von einigen hundertstel Millimeter liegen. Die Weite des Lagerspaltes kann in Abhängigkeit von der Einsatzstelle des Lagers in der Verbrennungskraftmaschine wie auch von der Bauart der Kraftr aschine unterschiedlich sein. Bei bekannten Lagern waren die Lagerschalen 10 und 12 meistens von identischer Dicke i^Fig. 2), welche von einem zehntel Millimeter bis zu etwa einigen Millimetern variieren konnte. Bei einer solchen, im wesentlichen konstanten Dicke ergibt sich ein im wesentlichen konstanter Krümmungsradius. für die Lagergleitflächen 22 und 24. Infolge des Lagerspaltes a ist der Radius r größer als der Radius rr. Um das räumliche Verhältnis zwischen den einzelnen Bauteilen leichter sichtbar zu machen, sind die Radien r und rr in den Zeichnungen als koaxial dargestellt. Als Folge der sich bei der Bearbeitung der Einzelteile ergebenden Oberflächeneigenschaften und der erreichten Toleranzen sind die Mittelpunkte der

Krümmungsradien für das Lager und den Wellenzapfen in Wirklichkeit leicht gegeneinander versetzt, so daß eine gewisse Exzentrizität zwischen beiden Teilen entsteht. Diese Veränderung hat jedoch keinen Einfluß auf das Prinzip der vorliegenden Erfindung. i

Während des Betriebes einer Kraftmaschine, die ein herkömmliches Kolbenstangenlager gemäß Fig.2 enthält, tritt in den ringförmigen Spalt a Öl ein, welches dort einen Ölfilm bildet. Dieser Ölfilm gewährleistet eine hydrodynamische Keilwirkung, welche dazu führt, in daß die Welle 30 während des Maschinenbetriebes und der Lagerdrehung auf dem Ölfilm schwimmt. Der während der Rotation erzeugte für die Lagergleitflächen 22, 24 der Lagerschalen 10, 12 schädliche Effekt des Ölfilmdruckes ist beim Aufwärtshub der Kolben- r, stange durch die Zylinderbohrung besonders nachteilig. Bei der Rotationsphase, bei welcher die Kurbelwelle bzw. der Wellenzapfen 30 gegen den zwischen ihm und der Lagergleitfläche 22 der Lagerschale 10 befindlichen Ölfilm drückt, entstehen die Soitzendrucke im Ölfilm. >ii Die Ölfilmdrucke, die zwischen dem Wellenzapfen und der Lagergleitfläche 24 der Lagerschale 12 während des Abwärtshubes entstehen, sind bei weitem nicht so hoch und schädlich wie diejenigen, die beim Aufwärtshub entstehen. 2>

So werden bei den für eine Verbrennungskraftmaschine typischen Betriebsbedingungen die Lagerhälften eines Kurbelwellenlagers während jeder Umdrehung unterschiedlich belastet, und diese Belastung hängt von der Position der Lagerhälfte im Verhältnis zum jo Rotationszyklus ab. Wenn die Kolbenstangenlager solchen Wechselbelastungen, wie beschrieben, ausgesetzt sind, kann dadurch schließlich eine Ermüdung der Lagerlegierungen eintreten, wenn diese Legierungen nicht die erforderliche Widerstandskraft für den speziellen Anwendungsfall besitzen. Dementsprechend hat man angestrebt, die Ermüdungseigenschaften zu verbessern, um ein besseres Gesamtbetriebsverhalten der Kraftmaschinen zu erreichen.

Man war der Ansicht, daß einfache metallurgische Verbesserungen der Lagermaterialien dieses Problem lösen würden. Um eine Lagermetallegierung fester zu machen, muß sie notwendigerweise entweder gehärtet oder mit einem höheren Anteil von Stoffen legiert werden, die selbst keine guten Lagermaterialien sind. Durch diese Maßnahmen erhalten die Lager zwar theoretisch eine höhere Ermüdungsfestigkeit, andererseits nimmt aber ihre Neigung zum Fressen während des Betriebes erheblich zu.

Aus der Erkenntnis, daß eine Verkleinerung des Lagerspaltes a den bei der Lagerrotation entwickelten Spuzenöldruck ^;m Ölfilm verringern würde, scheint eine weitere, naheliegende Möglichkeit zur Lösung des anstehenden Problems darin zu liegen, daß man den Lagerspalt selbst einfach verringert. Eine solche Reduzierung des Lagerspaltes ist im allgemeinen nicht wünschenswert da die Beseitigung eines gewissen Spiels in der gegenseitigen Lageranordnung dazu führt, daß diese wesentlich empfindlicher gegen ungenaue Ausrichtung wird. Ferner wird eine solche Lageranordnung schneller heißlaufen als eine Lageranordnung mit normaler Spaltweite, wodurch Lager während des normalen Betriebes verbrennen können.

Die erfindungsgemäße Lösung kommt dagegen in der in F i g. 3 gezeigten Anordnung z'.ir Geltung. Die t>i erfindungsgemäße Lösung ist dort unter Anwendung auf ein Kolbenstangenlager gezeigt, das weitgehend mit dem in F i g. 2 dargestellten identisch ist. Aus diesem

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50 Grunde sind gleiche Bauteile in F i g. 3 mit den gleichen Bezugsziffern benannt worden, jedoch unter Hinzufügung eines nachgestellten Striches, wohingegen neue Bauteile durch neue Bezugsziffern bezeichnet sind.

Grundsätzlich sind die Maßnahmen der vorliegenden Erfindung darauf gerichtet, die Widerstandsfähigkeit der Lager gegen Ermüdung zu erhöhen und dennoch den auf den Durchmesser bezogenen gesamten Lagerspalt zu erhalten, wie er bei herkömmlichen Lagern üblich war, um ein Fressen oder übermäßiges Heißlaufen zu verhindern. Die gewünschten Ergebnisse werden durch Ausnutzung an sich bekannter spezifischer Veränderungen an den Lagerschalen 10 und 12 erreicht, wobei die Lagerschale 10'. deren Dicke um einen bestimmten Betrag erhöht ist. die die höchste Last aufzunehmen hat und die Lagerschale 12', deren Dicke um einen gleichen Betrag verringert ist, die geringere Belastung aufzunehmen hat. Auf diese Weise wird das Lager im Bereich seiner höchsten Belastung mit einem Wellenzapfenradius konfrontiert, der mehr seinem eigenen Krümmungsradius entspricht. Uiese Anordnung führt zu einem geringeren Spitzendruck im Ölfilm als bei bekannten Lagerausführungen.

Die in Fig.3 gezeigte Lagerschale 10' besitzt eine Dicke wund die Lagerschale 12'eine Dicke/. Die Dicke w ist größer als die Dicke t der herkömmlichen Anordnung, wie sie in F i g. 2 gezeigt ist, und die Dicke y ist geringer als die Dicke t. Um ein Fressen oder übermäßiges Heißlaufen zu verhindern, ist die Erhöhung der Dicke w gegenüber der Dicke f durch eine entsprechende identische Verringerung der Dicke y unter die Dicke f kompensiert. Auf diese Weise kann der übliche Gesamtiagerspalt erhalten bleiben, während dennoch ein besseres Gesamtergebnis insoweit erzielt wird, daß die Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdung erhöht wird.

Durch Erhöhung der Dicke der Lagerschale 10' auf die Dicke w wird der wirksame Krümmungsradius χ der Lagerschale 10' vom Radius r (Fig.2) ausgehend geringfügig vermindert, wobei der Radius * aber dennoch größer ist als der Radius rr' der Kurbelwelle bzw. des Wellenzapfens 30'. In F i g. 3 ist der Lagerspalt zwischen der Lagergleitfläche 22' und der Außenoberfläche des Wellenzapfens 30' mit b bezeichnet und ist kleiner als der Lagerspalt a in Fig.2. Weiterhin ist infolge der Verminderung der Dicke /in F i g. 3 der Krümmungsradius ζ der Lagerschale 12' vergrößert worden, so daß er größer als der Krümmungsradius χ und der Krümmungsradius rist. Demgemäß ergibt sich ein Lagerspalt c zwischen der Lagergleitfläche 24' und der Außenoberfläche des Wellenzapfens 30', der sowohl größe^r ist als der Lagerspalt a in F i g. 2 als auch größer als der Lagerspalt b in F i g. 3.

Mit der Anordnung gemäß Fig.3 lassen sich während des Aufwärtshubes des Kolbens, bei dem die höchsten Spitzendrucke im Ölfilm erzeugt werden, aufgrund der Verringerung des Lagerspaltes b die schädlichen Kräfte vermindern, die über lange Zeiträume oder unter starker Betriebsbelastung wirksam werden. Da die Spitzendrucke im Ölfilm im wesentlichen linear mit einer Vergrößerung des Lagerspaltes ansteigen, führt umgekehrt eine Verringerung des Lagerspaltes dazu, daß die Spitzenöldrucke im Ölfilm sich ebenfalls vermindern. Da ferner beim Abwärtshub des Rotationszyklus nur geringere Drucke im Ölfilm erzeugt werden, ist die entsprechende Vergrößerung des Lagerspailes cnichi so bedeutsam hinsichtlich einer Beschädigung der unteren Lagerschale 12' während der

Rotation.

Wegen des Dickenunterschiedes zwischen den Lagerschalen 10' und 12' würden an den Trennfugen zwischen den Lagerschalen im Bereich der im wesentlichen übereinstimmenden Endflächen 14' und 18' bzw. 16' una 20' unerwünschte Ölabstreifkanten erzeugt. Um diese Abstreifkanten zu beseitigen, sind über die gesamte Breite der Lagerschalen 10' und 12' im Bereich von deren Endflächen flache Vertiefungen 50, 52, Iwi und 56 vorgesehen. Die radiale Tiefe dieser Vertiefungen ist so bemessen, daß die Lagerschalen im Bereich der Trennfuge die gleiche Dicke aufweisen, um dadurch die Unstetigkeitsstellen zu beseligen, die zu Ölabstreifkanten führen.

Die verschiedenen in F i g. 3 dargestellten Abmessun- |-, gen und Spalte sind absichtlich übertrieben, um die technischen Einzelheiten besser kenntlich machen zu können. In der tatsächlichen Ausführung bei Verbrennungskraftmaschinen liegt die Dickenerhöhung auf die Dicke w der Lagerschale 10' etwa in der Größenordnung von 0,025 rnrn bei einer einsprechenden Verminderung der Dicke y der Lagerschale 12'. Wenn diese Unterschiede von einem konstruktiven Gesichtspunkt her auch minimal erscheinen mögen, bietet die in F i g. 3 gezeigte Ausführung gegenüber der Ausführung gemäß Fig. 2 dennoch eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Lagerermüdung. Das Ergebnis mehrfacher Berechnungen für das Kolbenstangenlager eines Dieselmotors hat beispielsweise ergeben, daß eine Zunahme in der Dicke der oberen Lagerschale von 0,025 mm und so eine entsprechende Verminderung in der Dicke der unteren Lagerschale zu einer Erniedrigung des Spitzenöldi uckes im Ölfilm von etwa 35% führte.

Die vorliegende Erfindung wurde zwar insoweit besonders im Hinblick auf die Anwendung bei einem y, Koibenstangenlager beschrieben, die Ausführungen gelten aber in gleicher Weise auch für eine entsprechende erfindungsgemäße Anwendung der Kurbelwellenhauptlager. Bei einer Anwendung auf die Hauptlager sind jedoch die dickeren Lagerschalen im unteren Lagergehäuse und die dünneren Lagerschalen im oberen Lagergehäuse anzuordnen. Die vorliegende Erfindung :st jedoch auch für andere Einsatzfälle geeignet, bei denen die Lagerermüdung ein Problem ist und bei denen sich zwischen dem Lager und dem 4Ί Wellenzapfen ein Ölfilm befindet, um einen hydrodynamischen Keileffekt zu erzeugen, durch den bei der Rotation Druckspitzen in dem Ölfilm erzeugt werden, die einen schädlichen Effekt auf das Lagermaterial selbst haben könnten. vi

Wie in F i g. 4 dargestellt, ist die Erfindung auch ohne weiteres bei Gleitlagern für schwere Betriebsbedingungen, nämlich bei sog. Mehrstofflagern anwendbar. Zur Erleichterung des Überblickes sind in Fig.4 gleiche Teile durch entsprechende Bezugsziffern bezeichnet, denen jedoch zwei hochgestellte Striche nachgestellt sind, während neue Teile mit neuen Bezugsziffern benannt sind. Die verschiedenen Abmessungen und Spalte sind in F i g. 4 ebenfalls übertrieben worden, um die Erfindung besser verdeutlichen zu können.

Gemäß Fig.4 bestehen die halbkreisförmigen Lagerschalen 10" und 12" jede aus drei unterschiedlichen Schichten 60, 62, 64 bzw. 70, 72, 74. Die Stützschichten 60 und 70 bestehen aus Stahl. Die Zwischenschichten 62 und 72 bestehen aus einer Lagermetallegierung, die hohen Belastungen widerstehen kann. Für diese Schichten werden üblicherweise Kupfer-Blei-Zinn-Legierungen oder Aluminium verwendet, obwohl sich auch andere Legierungen mit Vorteil einsetzen lassen. Die Schichten 64 und 74 sind als dünne, elektroplattierte oder aufgegossene Deckschichten aus weichem Material ausgeführt. Für die Deckschichten werden üblicherweise Blei-Zinn- oder Blei-Zinn-Kupfer-Legierungen, Weißmetalle auf Zinnbasis oder Blei-lndium-Legierungen verwendet, obwohl auch andere Materialien eingesetzt werden können.

Ähnlich wie bei der Anordnung gemäß F i g. 3 ist die Lagerschale 10", welche die Schichten 62 und 64 enthält, so angeordnet, daß sie während der Rotations-Wechselbelastung die höheren Kräfte aufnimmt. Die Lagerschale 12" mit den Schichten 72 und 74 ist dagegen so angeordnet, daß sie während der Drehung den geringeren Belastungen ausgesetzt ist. Die erhöhte gemeinsame Dicke der Schichten 62 und 64 führt zu einem schmaleren radialen Lagerspalt £>" zwischen der Lagergleitfläche und der Außenoberfläche der Kurbelwelle bzw. des Wellenzapfens 30". Die reduzierte gemeinsame Dicke der Schichten 72 und 74 hat einen erweiterten radialen Lagerspalt c" zwischen der Lagergleitfläche und der Außenoberfläche des Wellenzapfens zur Folge.

Was die Differenz in der totalen Dicke zwischen den Schichten 62,64 und 72, 74 betrifft, so ist die Dicke der Schichten 64, 74 im allgemeinen untereinander gleich und auch gleich der Dicke der Schicht 62, die größer ist als die Dicke der Schicht 72. Dies hat insbesondere den Grund, daß es leichter und aus Produktionsgründen weniger kostspielig ist, die Deckschichten 64, 74 in gleicher Dicke auszugestalten.

Es ist jedoch möglich und manchmal sogar erwünscht, auch die Dicken der Deckschichten 64 und 7<» zu verändern. In einem solchen Fall wird die Deckschicht 74 der dünneren Lagerschale 12" dicker ausgeführt als die Deckschicht 64 der dickeren Lagerschale 10". Diese Ausführung kann aus Gründen einer besseren Einbettungsfähigkeit erwünscht sein und ist möglich, weil di~ dünnere Lagerschale 12" nur geringeren Belastungen ausgesetzt ist, so daß deshalb die dicker ausgeführte Deckschicht 74 keine Ermüdungserscheinungen erleidet. In diesem Falle müssen jedoch eventuell die zusätzlichen Dickenänderungen bei den Deckschichten 64 und 74 durch entsprechende Änderungen der Dicken der Mittelschichten ausgeglichen werden.

Die Betriebsweise der Lageranordnung nach F i g. 4 entspricht im wesentlichen derjenigen, die bereits in Verbindung mit F i g. 3 beschrieben wurde. Insbesondere in bezug auf Dreistoff-Gleitlager für hohe Belastungen erleichtert jedoch die erfindungsgemäße Anwendung den Einsatz dickerer, stärker verschleißfester und schmutzverträglicherer Deckschichten. Demgemäß lassen sich die Deckschichten 64 und 74 so dimensionieren, daß man ihre Abnutzungszeiten und Schmutzeinlagerungsfähigkeiten ausdehnt bzw. verbessert ohne gleichzeitig einen Verlust an Ermüdungsfestigkeit hinnehmen zu müssen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch;

Verwec -Hjng eines mit einer Lagermeialloeschichtung versehenen Gleitlagers for zyklisch wechselnde Belastung in zwei Hauptriehtungen mit zwei ₅ Lagerhälften, bei dem die Gleitfläche der Lagermetallbeschichtung der einen Lagerhälfte einen kleineren Krümmungsradius aufweist als die der anderen Lagerhälfte, in der Weise, daß bei Einbau de·; Lagers die Lagerhälfte mit dem geringeren Krümmungsradius an derjenigen Umfangsstelle der zu lagernden Welle angeordnet wird, an der die zyklisch höchsten Belastungen zwischen Welle und Lagergleitfläche auftreten.