DE3309792A1

DE3309792A1 - Lager fuer die kurbelwelle der brennkraftmaschine eines kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE3309792A1
Application number: DE3309792A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Ing.(grad.) 7000 Stuttgart Thom
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1983-03-18
Filing date: 1983-03-18
Publication date: 1984-09-27
Also published as: DE3309792C2

Description

Daimler-Benz Daim 14 011/4

Aktiengesellschaft 11. März 1983

7000 Stuttgart 60

Lager für die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeuges

Die Erfindung betrifft ein Lager für die Brennkraftmaschine der Kurbelwelle eines Kraftfahrzeuges mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten, gattungsbestimmenden Merkmalen.

Ein Lager dieser Art, das in einem weiten Frequenzbereich der im Betrieb der Brennkraftmaschine auftretenden Transversalschwingungen der Kurbelwelle eine wirksame Schwingungsdämpfung und damit Schallisolierung
vermitteln soll, ist aus der DE-OS 30 17 847 bekannt.
Es ist als Schalenlager ausgebildet, dessen Lagerschalenhälften je einen äußeren und einen inneren halbzylindrischen Mantelkörper umfassen, zwischen denen als Pufferkörper eine nachgiebig-elastische Schicht aus einem schwingungsdämpfenden Material angeordnet ist, deren
Dicke zwischen 0,5 und 2 mm beträgt. Bei üblicher
Dimensionierung eines solchen Lagers mit einer etwa
der axialen Länge der Lagerstelle entsprechenden axialen Länge des Pufferkörpers von ca. 20 mm ergibt sich

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dann ein Längen/Dicken-Verhältnis von mindestens 10. Wird ein solches Lager so dimensioniert, daß es zwar der statischen .Last standhalten kann, um eine wirksame Schwingungsdämmung zu erzielen aber Schwingungsamplituden von mindestens 5/100 mm erlaubt, so treten, wegen des extremen Längen/Dicken-Verhältnisses erhebliche axiale Ausgleichsbewegungen in dem Pufferkörper auf, die die Standfestigkeit des Lagers entscheidend begrenzen und schon nach relativ kurzer Zeit zu Beschädigungen des Pufferkörpers führen. Wird andererseits für den Pufferkörper ein Material gewählt, das härter ist und demzufolge nur geringere Schwingungsamplituden und entsprechend geringere Ausgleichsbewegungen zuläßt, so muß eine erheblich schlechtere Schalldämmung in Kauf genommen werden, was natürlich unerwünscht ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Lager der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich sowohl durch gute Schallisolationseigenschaften als auch durch eine hohe Langzeit-Standfestigkeit auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Hiernach ist eine Gestaltung 'der Mantelkörper vorgesehen, bei der das Pufferschichtmaterial nahezu vollständig in einen kreiszylindrischen Ringraum eingesperrt ist, wobei die Mantelkörper der Lagerschalenhälften lediglich durch enge radiale Ringspalte gegeneinander abgesetzt sind, in die das Pufferschichtmaterial, wenn es unter dem Einfluß der Kurbelwellenschwingungen in radialer Richtung zusammengedrückt wird, praktisch nicht ein-

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dringen kann, mit der vorteilhaften Folge, daß keinerlei nennenswerte axiale Ausweichbewegungen im Pufferschichtmaterial auftreten, die zu einer Beschädigung desselben führen könnten. Das erfindungsgemäße Lager zeichnet sich durch eine hervorragende Langzeit-Standfestigkeit aus und kann daher, wie gemäß Anspruch 2 vorgesehen, auf relativ hohe Schwingungsamplituden ausgelegt werden. Ein wesentlicher, hieraus resultierender Vorteil ist darin zu sehen, daß sich insbesondere im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine, bei dem besonders große Schwingungsamplituden der Kurbelwelle auftreten, eine wirksame Geräuschdämmung erzielen läßt.

Durch die Merkmale der Ansprüche 3 bis 6 sind unter den vorgenannten Gesichtspunkten besonders günstige ' Dimensionierungen und Materialien für den Pufferkörper angegeben.

Die Ansprüche 7 und 8 beinhalten konstruktiv einfache und funktionell günstige Gestaltungen der Mantelkörper des erfindungsgemäßen Lagers, mit denen dieses ohne Schwierigkeit in den dafür vorhandenen Einbauräumen einer üblichen Brennkraftmaschine untergebracht werden kann.

Im Hinblick hierauf sind durch die Merkmale des Anspruchs 9 spezielle Dimensionierungen des erfindungsgemäßen Lagers angegeben, die sich bei der versuchsweisen praktischen Erprobung als besonders günstig herausgestellt haben.

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Durch die Merkmale des Anspruchs 10 wird nicht nur die Lagermontage wesentlich vereinfacht, sondern auch dessen Verschleißfestigkeit zusätzlich verbessert.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung.

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Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Kurbelwellenlager im eingebauten Zustand, teilweise im Schnitt rechtwinklig zur zentralen Achse der Kurbelwelle, teilweise in Ansicht in Richtung ihrer zentralen Achse,

Fig. 2 das Lager gemäß Fig. 1 in einem teilweisen Schnitt längs der zentralen Achse der Kurbelwelle und

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kurbelwellenlagers, in einer der Fig. entsprechenden, vereinfachten Längsschnittaarstellung.

Das in den Fig. 1 und 2, auf deren Einzelheiten ausdrücklich verwiesen sei, dargestellte Kurbelwellenlager 10 für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges i wie an sich üblich, als Schalen-Gleitlager ausgebildet, das eine in den Lagerstuhl 11 des ansonsten nicht näher dargestellten Kurbelgehäuses eingesetzte, insgesamt mit 12 bezeichnete Lagerschalenhälfte und eine in den am Lagerstuhl 11 festgeschraubten Lagerdeckel 13 eingesetzte, insgesamt mit 14 bezeichnete Lagerschalenhälfte umfaßt, die zusammen eine geschlossene, ringzylindrische Lagerschale für einen Lagerzapfen 16 der mit 17 bezeichneten Kurbelwelle bilden.

Jede der beiden Lagerschalenhälften 12 und 14 umfaßt einen inneren, wellenseitigen, halbzylindrischen Mantelkörper 18 bzw. 19, der in der Gebrauchslage gemäß Fig. 1 den oberen bzw. den unteren 180 -Mantelbereich des Kurbelwellenzapfens 16 umgibt ,..und einen äußeren,

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lagerstuhl- bzw. lagerdeckelseitigen, seinerseits halbzylindrischen Mantelkörper 21 bzw. 22, die aus einem formstabilen, festen Material bestehen.

Zwischen dem inneren und äußeren Mantelkörper 18 und bzw. 19 und 22 der Lagerschalenhälften 12 bzw. 14 ist je ein seinerseits halbzylindrischer Pufferkö.rper 23 bzw. 24 angeordnet, die sich im eingebauten Zustand des Lagers 10 zu einem insgesamt ringzylindrischen Pufferkörper ergänzen, der den Raum zwischen den inneren Mantelkörpern 18 sowie 19 und den äußeren Mantelkörpern 21 sowie 22 der beiden Lagerschalenhälften 12 und 14 vollständig ausfüllt.

Der Pufferkörper 23, 24 ist so ausgelegt, daß er in einem günstig weiten Frequenzbereich der Schwingungen, die die Kurbelwelle 17 unter dem Einfluß der an ihr angreifenden Gas- und Massenkräfte im wesentlichen ■ senkrecht zu ihrer Längsachse 26 bzw. des Lagers 10 ausführt, eine wirksame Isolation dieser Schwingungen gegenüber dem Kurbelgehäuse vermittelt und dadurch eine erwünschte Geräuschdämmung erzielt wird. Die Auslegung des Püfferkörpers 23, 24 ist im übrigen derart getroffen, daß im Bereich der Leerlaufdrehzahl von z.B. 1000 U/min der Brennkraftmaschine, d.h. im niederfrequenten Bereich der transversalen Schwingungen der Kurbelwelle 17, indem diese ihre größten Amplituden haben, die transversalen Auslenkungen der Kurbelwelle auf ca. 0,1 mm begrenzt werden.

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Hierzu ist das Kurbelwellenlager 10 mit der mehr ir. einzelnen aus der Fig. 2 ersichtlichen speziellen Gestaltung wie folgt realisiert:

Der Durchmesser D_Q des Lagerzapfens 16, mit dem sich die Kurbelwelle gemäß Fig. 2 an den inneren Mantelflächen 27 der inneren Mantelkörper 18 und 19 des Lagers 10 im Betrieb über einen dünnen Ölfilm gleitend abstützt, sei mit 70 mm vorausgesetzt. Die radiale Dicke D₁ der inneren Mantelkörper 18 und 19 beträgt 2,2 mm. Die in Richtung der Längsachse 26 gemessene, der axialen Länge der Lagerstelle entsprechende Länge 1 der inneren Mantelkörper 18 und 19 beträgt 24 mm.

Die äußeren Mantelkörper 21 und 22 der Lagerschalenhälften 12 und 14 sind in der Längsschnittdarstellung der Fig. 2 topfförmig ausgebildet, wobei der sich an dem den Lagerträger bildenden Lagerdeckel 13 abstützende, halbzylindrische Mantelteil gleichsam den Boden des Topfes bil det, der in axialer Richtung durch radiale, zur Kubelwelle hin weisende Endflansche 28 und 29 begrenzt ist, wobei das Lager 10 insgesamt symmetrisch bezüglich seiner rechtwinklig zur Längsachse 26 verlaufenden Quermittelebene 31 ausgebildet ist. Der axiale Abstand der Endflansche 28 und 29 ist, zwischen ihren einander gegenüberliegenden, inneren, radialen Seitenflächen und 33 gemessen, ca. 0,6 bis 1 mm größer als die axiale Länge 1 der inneren Mantelkörper 18 und 19. Die von der inneren Mantelfläche 34 der äußeren Mantelkörper 21 und 22 aus gemessene radiale Höhe h der Endflansche 28 und 29 beträgt 1,5 bis 2 mm. Diese Höhe h ist damit um 0,6 bis 1,1 mm großer als der ca. 0,9 mm betragende mittlere radiale Abstand der inneren Mantelflächen 34 der äußeren Mantelkörper 21 und 22 von den

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äußeren Mantelflächen 36 der inneren, kurbelwellenseitigen Mantelkörper 18 und 19, wobei dieser Abstand der mittleren radialen Dicke der Pufferkörperhälften 23 und 24 entspricht, die, in Längsrichtung gesehen, sich zwischen den radialen Flanschen 28 und 29 erstreckend, zwischen den Mantelkörpern 18, 19 und 21, 22 angeordnet sind. Zwischen den Innenflächen 32 und 33 der radialen Flansche 28 und 29 und den. diesen Innenflächen jeweils gegenüberliegend angeordneten, ringförmigen Stirnflächen 37 und 38 der inneren Mantelkörper 18 und 19 verbleibende, radiale Ausgleichsspalte 39 und 41 haben eine in axialer Richtung gemessene lichte Weite von jeweils 0,3 bis maximal

0,5 mm. .Die axiale Dicke der Endflansche 28 und 19 beträgt zwischen 1,5 und 2 irrn.

Die Pufferkörperhälften 23 und 24 bestehen aus einem hochtemperaturfesten Elastomer, vorzugsweise einem Fluor-Kautschuk-Material, das bei Zimmertemperatur eine Shore-A-Härte von mindestens 80, gegebenenfalls auch noch eine größere Härte hat.

In dem in der Fig. 1 wiedergegebenen, eingebauten Zustand stehen die Pufferkörperhälften 23 und 24 unter einer erheblichen Vorspannung, die dadurch erzielt wird, daß die Pufferkörperhälften beim Einbau des Lagers 10 in die Brennkraftmaschine auf etwa 3/4 bis 2/3 ihrer dem entspannten Zustand entsprechenden Dicke zusammengedrückt werden, wobei das Pufferkörpermaterial wegen der geringen Weite der Ausgleichsspalte· 39 und 41 nur geringfügig in diese hinein ausweichen kann, wodurch auch der im Sinne einer guten Langzeit-Standfestigkeit des Lagers 10 erwünschte Effekt erzielt wird, daß bei den im Betrieb der Brennkraftmaschine auftretenden Schwingungen der Kurbelwelle 17 keine nennenswerten

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axialen Ausgleichsbewegungen innerhalb des Pufferkörpermaterials auftreten können, da dieses in einem allenfalls geringfügigen Maß in die engen radialen Spalte und 41 hineinquellen kann.

Die Pufferkörperhälften 23 und 24 sind an mindestens einem der Mantelkörper 18 und 19 bzw. 21 und 22 und vorzugsweise an beiden Mantelkörpern einer Lagerschalenhälfte 12 bzw. 14 anvulkanisiert. Dadurch wird zum einen die Montage des Kurbelwellenlagers 10 erleichtert und zum anderen auch eine zusätzliche Behinderung axialer bzw. radialer Ausweichbewegungen des Pufferkörpermaterials erreicht.

Das in der Fig. 3, auf deren Einzelheiten ebenfalls' ausdrücklich verwiesen sei, weiter dargestellte, dem Erfindungsgedanken unterfallende Kurbelwellenlager entspricht baulich und funktionell weitgehend dem anhand der Fig. .1 und 2 erläuterten Lager 10, wobei einander entsprechende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen belegt sind und insoweit auf die vorstehende Beschreibung des Lagers 10 verwiesen wird.

Im Unterschied zu diesem sind bei dem Lager 20 gemäß Fig. 3 die kurbelwellenseitigen inneren Mantelkörper 18' und 19" mit den radial abstehenden, hier von dem Lagerzapfen 16 der Kurbelwelle 17 weg weisenden Endflanschen 28" und 29' versehen, die die axialen Ausweichbewegungen der Pufferkörperhälften 23 und 24 verhindern. Bei dieser Anordnung der Endflansche 28' und 29' können diese mit größeren radialen Höhen realisiert werden, ohne daß die Gefahr eines schwingungsbedingten Anschl-agens an einem benachbarten Teil besteht. Die

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funktionell den Lagerschalenhälften 12 und 14 gemäß Fig. 1 entsprechenden Lagerschalenhälften des Lagers 20 sind mit 12¹ und 14' bezeichnet. Die den äußeren Mantelkörpern 21 und 22 gemäß Fig. 1 entsprechenden Mantelkörper des Lagers 20 sind mit 21 * und 22' bezeichnet.

Sowohl beim Lager 20 gemäß Fig. 3 als auch beim Lager gemäß Fig. 1 erfolgt die Schmierölzufuhr zur Lagerstelle über eine gehäuseseitige Ölbohrung 42, die durch die gehäuseseitige Lagerschalenhälfte 1.2' bzw. 12 des Lagers 20 bzw. 10 hindurchgeführt ist.

Claims

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Patentansprüche

f 1.)Lager für die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit zwei in ihrer Gebrauchslage eine die Lagerstelle der Kurbelwelle vollständig umgebende, ringzylindrische Lagerschale bildenden Lagerschalenhälften, deren eine am Kurbelgehäuse und deren andere an einem am Kurbelgehäuse festlegbaren Lagerträger angeordnet ist, wobei die Lagerschalenhälften je einen inneren, kurbelwellenseitigen, halbzylindrischen Mantelkörper und einen äußeren, gehäuse- bzw. lagerträgerseitig angeordneten, halbzylindrischen Mantelkörper aus festem Material umfassen, zwischen denen ihrerseits halbzylindrisch ausgebildete und in der Gebrauchslage einen in sich geschlossenen ringzylindrischen, in radialer Richtung nachgiebigen Pufferkörper bildende Zwischenkörper aus einem Elastomer angeordnet sind, wobei das Verhältnis l/D- der in axialer Richtung gemessenen wirksamen Länge 1 dieser Zwischenkörper zu ihrer radialen Dicke D₂ mindestens 5 beträgt und der Pufferkörper eine für die Aufnahme der statischen Last hinreichende Shore-A-Härte von mindestens 75

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aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweils eine Mantelkörper (21, 22; 18', 19') der Lagerschalenhälften (12, 14; 12', 14') in axialer Richtung länger ist als der andere, radial gegenüberliegend angeordnete Mantelkörper (18, 19; 21", 22') und mit radialen Endflanschen (28, 29; 28', 29") versehen ist, deren radiale Höhe größer ist als die Dicke D- des zwischen den Mantelkörpern (18, 19 und 21, 22; 18', 19' und 21', 22') der Lagerschalenhälften (12 und 14; 12' und 14') eingeschlossenen Pufferkörpers (23, 24), und daß die in axialer Richtung gemessene lichte Weite der durch die radialen Endflansche (28 und 29; 28' und 29') des einen Mantelkörpers (21, 22; 18', 19') und die kreisringförmigen Stirnflächen des anderen Mantelkörpers (18, 19; 21', 22') begrenzten radialen Ausgleichsspalte (39 und 41) zwischen 0,2 und 0,5 mm beträgt.
2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Pufferkörper (23, 24) eine Auslegung vorgesehen ist, durch die die im Leerlauf der Brennkraftmaschine auftretenden Schwingungsamplituden der Kurbelwelle (17) auf etwa 0,1 mm begrenzt sind.
3. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere radiale Dicke D- des Pufferkörpers (23, 24) in Gebrauchslage zwischen 0,8 und 1,2 mm beträgt, und daß sein l/D^-Verhältnis einen Wert zwischen 15 und 30 aufweist, wobei 1 diejenige Länge bezeichnet, auf der sich der Pufferkörper (23, 24) in radialer Richtung an den Mantelkörpern (18, 19 und 21, 22; 18', 19' und 21', 22') abstützt.

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4. Lager nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferkörper (23, 24) in seiner Gebrauchslage unter Vorspannung steht, wobei seine radiale Dicke- D₂ im eingebauten Zustand zwischen und 40 % kleiner ist als im entspannten Zustand.
5.- Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferkörper (23, 24) aus einem Elastomer-Material besteht, das eine Shore-A-Härte von mindestens 80 hat.
6. Lager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferkörper (23, 24) aus einem Fluor-Kautschuk-Material besteht, das eine Shore-A-Härte von 83 hat.
7. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Endflansche ^28 und 29) an dem kurbelgehäuseseitigen und dem lagerträgerseitigen Mantelkörper (21 und 22) der Lagerschalenhälften (12 und 14) angeordnet sind.
8. Lager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Höhe h der Endflansche (28 und 29) des gehäuse- bzw. trägerseitigen Mantelkörpers (21 bzw. 22) um 20 bis 50 % größer ist als die mittlere radiale Dicke D_ des Pufferkörpers (23, 24) in dessen Gebrauchslage, und daß die radiale Dicke D. des an der Lagerstelle der Kurbelwelle (17) anliegenden Mantelkörpers (18, 19) mindestens der radialen Dicke D₂

des Pufferkörpers (23, 24) entspricht oder etwas größer ist als diese.

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9. Lager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerstelle eine axiale Ausdehnung zwischen 15 und 30 mm hat, daß der die Lagerstelle umschließende Mantelkörper (18, 19) eine radiale Dicke D₁ zwischen 2 und 3,5 mm und der Pufferkörper eine mittlere radiale Dicke zwischen 0,9 und 1,2 mm haben, daß die Höhen der radialen Flansche (28 und 29) der kurbelgehäuse- und lagerträgerseitigen Mantelkörper (21 und 22) zwischen 1,2 und 1,8 mm und ihre in axialer Richtung gemessenen Flanschdicken zwischen 1,5 und 2 mm betragen.
10. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferkörperhälften (23 und 24) an mindestens einem der Mantelkörper der Lagerschalenhälften (12 und 14; 12· und 14') anvulkanisiert sind.

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