DE3317784A1

DE3317784A1 - Lagerdeckelverschraubung

Info

Publication number: DE3317784A1
Application number: DE19833317784
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr.-Ing. 3180 Wolfsburg Danckert
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1982-07-16
Filing date: 1983-05-16
Publication date: 1984-01-19
Also published as: DE3317784C2

Description

Lagerdeckelverschraubung
Die Erfindung betrifft eine Lagerdeckelverschraubung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Moderne Entwicklungen auf dem Gebiet der Brennkraftmaschinen gehen dahin, insbesondere zwecks Massenverringerung auch im Bereich von Lagern, beispielsweise Pleuellagern, Leichtmetalle, wie Aluminium, oder auch Kunststoffe einzusetzen. Insbesondere in diesen Fällen ergeben sich besondere Schwierigkeiten hinsichtlich der Wahrung eines einigermaßen konstanten Lagerspiels, da derartige Materialien einen wesentlich größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als der Werkstoff des Lagerzapfens, in der Regel Stahl oder Gußeisen, besitzen.
Bei bekannten Lagerdeckelverschraubungen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art durchsetzen die Spannschrauben unmittelbar die Durchgangslöcher; ferner liegt der Lagerdeckel fest auf dem anderen Lagerteil auf. Die beiden Lagerteile besitzen demgemäß eine feste Auflagefläche, die gleichsam die Ausgangsfläche für die thermische Ausdehnung darstellt, so daß eine unerwünschte Vergrößerung des Lagerspiels auftritt Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Lagerdeckelverschraubung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die bei allen im Betrieb auftretenden Temperaturen auch bei Verwendung von Werkstoffen mit großem thermischen Ausdehnungskoeffizienten ein Lagerspiel mit für den Betrieb günstiger Größe, insbesondere ein ausreichend konstantes Lagerspiel, sicherstellt.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Bei der Erfindung stützen sich die Spannschrauben mit Schraubenköpfen und/oder Muttern -gegebenenfalls unter Zwischenfügung von Unterlegscheibenalso nicht nur am Lagerdeckel und am anderen Lagerteil ab, sondern auch über Paßhülsen, die -ebenso wie die Spannschrauben- aus einem Material, beispielsweise Stahl, bestehen, das das gleiche oder zumindest ein ähnliches thermisches Ausdehnungsverhalten wie der Lagerzapfen besitzt Unter einem Lagerzapfen im Rahmen der Erfindung ist ganz allgemein das rotierende Wellenteil zu verstehen, das mittels der Lageranordnung gelagert wird. Aufgrund.
der beschriebenen Werkstoffwahl für Spannschrauben und Paßhülsen ergibt sich bei Temperaturänderungen demgemäß eine Abstandsänderung zwischen den jeweils einer Spannschraube zugeordneten Auflageflächen an den beiden Lagerteilen, die weitgehend der thermisch bedingten Durchmesseränderung des Lagerzapfens sowie der diesen unmittelbar umgebenden Lagerschalen entspricht Die zusätzlichen thermisch bedingten Abmessungsänderungen von Lagerdeckel und anderem Lagerteil werden dagegen durch die Trennfuge zwischen diesen aufgenommen, so daß für diese zusätzlichen Abmessungsänderungen nicht, wie beim beschriebenen Stand der Technik, eine Auflagefläche der beiden Lagerteile den Ausgang bildet, sondern diese beiden Lagerteile sich, ausgehend von den durch Schraubenköpfe und Muttern bzw. Gewinde gebildeten Flächen, in Richtung Trennfuge vergrößern können; eine Beeinflussung des Lagerspiels hierdurch ist damit zumindest weitgehend ausgeschlossen.
An dieser Stelle sei eingefügt, daß bei einer exakten Auslegung einer derartigen Lagerdeckelverschraubung verständlicherweise nicht nur die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Werkstoffe, sondern auch die Abmessungen der verschiedenen Bestandteile des Lagers zu berücksichtigen sind.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, von denen die Merkmale des Anspruchs 5 eine Zentrierung der beiden Lagerteile gegeneinander sicherstellen, während die Ausführung gemäß Anspruch 3 mit besonderem Vorteil bei Motorgehäusen aus Leichtmetall Einsatz findet.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren Fig. 1 die Anwendung der Erfindung auf ein Leichtmetallpleuel für eine Brennkraftmaschine und deren Fig. 2 einen Lagerstuhl in einem Leichtmetallgehäuse, zum Teil im Längsschnitt, wiedergibt.
Das Pleuel 1 in Fig. 1 besteht aus zwei Teilen, nämlich der Pleuelstange 2 und dem Lagerdeckel 3, der zusammen mit dem das andere Lagerteil 4 bildenden unteren Bereich der Pleuelstange 2 unter Aufnahme der beiden Lagerschalen 5 und 6 das Pleuelauge 7 umschließt, das einen Kurbelzapfen aufnimmt Lagerdeckel 3 und anderes Lagerteil 4 sind mittels Spannschrauben 8 und 9 verspannt, wobei die Stirnflächen der beiden Lagerschalen 5 und 6 unmittelbar aufeinanderliegen, während zwischen den beiden Lagerteilen 3 und 4 bei allen im Betrieb auftretenden Temperaturen die Trennfugen 10 und 11 gewahrt bleiben. Ebenso wie die Unterteilungsebene der beiden Lagerschalen 5, 6 verläuft auch die Trennfuge 10, 11 bezüglich des Lagerauges 7 diametral.
Die beiden Spannschrauben 8 und 9 durchsetzen Durchgangslöcher 12, 13 bzw. 14,15 in den beiden Lagerteilen 3 und 4, in denen ferner Paßhülsen 17 und 18 solcher Länge angeordnet sind, daß die Schraubenköpfe 19 und 20 sowie die Muttern 21 und 22 über Unterlegscheiben 23, 24, 25 und 26 sich nicht nur auf Flächen 27, 28, 29 und 30 an den beiden Lagerteilen 3 und 4, sondern auch an den Stirnflächen der Paßhülsen 17 und 18 abstützen.
Von Bedeutung ist auch die Materialwahl nicht nur für die Spannschrauben 8 und 9, sondern auch für die Paßhülsen 17 und 18. Diese Bauteile bestehen aus einem Material mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der zumindest sehr ähnlich dem Ausdehnungskoeffizienten des Werkstoffs des das Lagerauge 7 durchsetzenden Wellenzapfens und der Lagerschalen 5, 6 ist Bei einer Temperaturerhöhung ergibt sich folgendes: Die Ausdehnungskoeffizienten ergeben eine Vergrößerung des Abstands zwischen den jeweils einer der Spannschrauben 8 und 9 zugeordneten Auflageflächen 27, 29 und 28, 30, die etwa der Durchmesservergrößerung des Wellenzapfens und der Lagerschalen 5, 6 entspricht. Im übrigen bilden die Schraubenköpfe und Muttern bzw. die Unterlegscheiben 23, 24, 25 und 26 aber gleichsam feste Anschläge für die beiden Lagerteile 3 und 4, so daß weitere Abmessungsvergrößerungen der Lagerteile 3 und 4 parallel zur Pleuel- und Lagerachse 31 durch die Trennfugen 10, 11 aufgenommen werden, ohne daß sie nennenswerten Einfluß auf den Durchmesser des Lagerauges 7 und damit auf das Lagerspiel haben können. Damit wird zumindest ohne nennenswerten zusätzlichen Aufwand eine Kompensation auch sehr unterschiedlicher Wärmeausdehnungen der verschiedenen Lagerteile erreicht.
Auch im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 durchsetzen die Spannschrauben 40 und 41 Durchgangslöcher 42 und 43 in dem aus einem Aluminiumwerkstoff bestehenden Lagerdeckel 44, sind jedoch in Sacklöcher 45 und 46 in dem ebenfalls aus Leichtmetall bestehenden anderen Lagerteil 47 eingeschraubt Die Paßhülsen 48 und 49, deren Länge hier etwa gleich dem Durchmesser der Lagerschalen 50 und 51 ist, liegen in korrespondierenden Erweiterungen 52, 53, 54 und 55 der Durchgangs- und Sacklöcher 42, 43, 45 und 46 axial eingespannt zwischen stirnseitigen Anschlagflächen 56, 57, 58 und 59. Die Länge der Paßhülsen ist so gewählt, daß sie den Spalt 60 zwischen den Lagerteilen 44 und 47 sicherstellen. Der Aluminium-Lagerdeckel 44 ist durch die Platte 61 aus Stahl oder Grauguß verstärkt Dadurch wird auch das akustische Verhalten günstig beeinflußt (Schallreflexion und Mikro-Reibbewegung an den Trennflächen). Die Konstruktion nach Fig. 2 ist billiger als ein üblicher eingesetzter Grauguß-Lagerstuhl und vereinfacht die Fertigung, da keine Mischbearbeitung Aluminium-Grauguß erforderlich ist.
Die Erfindung gestattet, mit geringem zusätzlichen Aufwand das Lagerspiel bei Temperaturänderungen konstant oder gezielt veränderlich (z. B. kleineres Lagerspiel bei heißem Motor und daher verringerter Schmierölzähigkeit) zu machen.
Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE Lagerdeckelverschraubung für ein diametral bezüglich des Lagerauges geteiltes Lager aus einem Werkstoff, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient größer als derjenige des Werkstoffs des Lagerzapfens ist, insbesondere für ein Leichtmetall-Pleuellager einer Brennkraftmaschine, mit auf beiden Seiten des Lagerauges verlaufenden, Durchgangslöcher im Lagerdeckel durchsetzenden und in Löchern im anderen Lagerteil verlaufenden Spannschrauben, die auf Flächen auf der dem anderen Lagerteil abgekehrten Seite des Lagerdeckels abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in den Durchgangslöchern (12, 14) und den Löchern (13, 15) Paßhülsen (17, 18) solcher Länge angeordnet sind, daß zwischen dem Lagerdeckel (3) und dem anderen Lagerteil (4), jedoch nicht zwischen von ihnen aufgenommenen Lagerschalen (5, 6), eine Trennfuge (10,11) verläuft, und daß Spannschrauben (8, 9) und Paßhülsen (17,18) aus einem Werkstoff mit zumindest ähnlichem thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie der Werkstoff des Lagerzapfens bestehen.
2. Lagerdeckelverschraubung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannschrauben (8, 9) auch in dem anderen Lagerteil (4) Durchgangslöcher (13, 15) durchsetzen und in den Durchgangslöchern (12, 13, 14, 15) verschiebbar Paßhülsen (17, 18) solcher Länge angeordnet sind, daß sich die Spannschrauben (8,9) sowohl aufeinander abgekehrten Flächen von Lagerdeckel (3) und anderem Lagerteil (4) als auch auf den Paßhülsen abstützen.
3. Lagerdeckelverschraubung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Paßhülsen (48, 49) etwa gleich dem Durchmesser der Lagerschalen (50, 51) ist und die Paßhülsen (48, 49) in in den Durchgangslöchern (42, 43) und Löchern (45, 46) vorgesehenen Erweiterungen (52, 53, 54, 55) zwischen stirnseitigen Anschlagflächen (56, 57, 58, 59) in diesen eingespannt sind.
4. Lagerdeckelverschraubung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Spannschrauben (8, 9) eine in Querrichtung unterteilte Paßhülse durchsetzt
5. Lagerdeckelverschraubung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilungsstelle der Paßhülse innerhalb eines der Durchgangslöcher (12, 13, 14, 15) liegt.