DE3737599A1 - Kurbelwelle mit verbesserter schmierung des lagerzapfens - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kurbelwelle nach dem Oberbegriff des 1. Anspruchs.

Kurbelwellen mit hohlzylindrischen Lagerzapfen sind z. B. aus der DE-C-8 48 728 bekannt. Hierbei handelt es sich um Schmiedeteile, die durch Schweißen miteinander verbunden werden. Die Lagerstellen der Kurbelwellen müssen geschmiert werden, wozu bevorzugt durchgehende Schmier­ kanäle benutzt werden (vgl. z. B. die DE-B-20 23 364), die durch die Kurbelwangen und die Lagerzapfen hindurchgeführt werden und von denen an den entsprechenden Stellen Abzweigungen zu den Lagerstellen führen. Das Anbringen dieser Bohrungen an der fertigen Kurbelwelle ist meist mit Schwierigkeiten verbunden.

In einer zeitgleich hiermit eingereichten Patentanmeldung (P ) beschreibt die Anmelderin ein Verfahren zur Herstellung von Kurbelwellen, bei dem die als Hohlzylinder ausgeführten Zapfen durch Aufweiten plastisch verformt und in den entsprechenden Bohrungen der Wangen zur Anlage gebracht, sowie letztere elastisch verformt werden. Hierdurch wird eine einfache, auch hohen Belastungen gewachsene Verbindung zwischen diesen Teilen erzielt. Dabei können vor dem Fügen auf die Lagerzapfen Lagerschalen, Gleit- oder Wälzlager sowie ungeteilte Pleuelstangen aufgebracht werden.

Das Verfahren ermöglicht eine Ausgestaltung der Kurbelwelle, die eine Verbesserung der Schmierverhältnisse an den Lagerzapfen zur Folge hat, was sich die im nachfolgenden beschriebene Erfindung zur Aufgabe gestellt hat.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im kennzeichnenden Teil des 1. Anspruchs angegebenen Merkmale. Durch hydraulisches Aufweiten, ggf. aber auch durch Schweißen, Löten oder Kleben lassen sich Lagerschalen oder innere Hülsen anbringen, die selbst kaum zur Kraftübertragung beitragen, mit dem Zapfen zusammen jedoch einen Ringraum bilden, der den auf die Zapfen entfallenden Anteil der Schmierölkanäle darstellt und keine bestimmte Umfangsorientierung aufweisen muß, um mit den auf herkömmliche Weise in den Wangen hergestellten Schmierölkanälen in Verbindung zu treten. Die Zufuhr des Öls vom Ringraum an die eigentliche Lagerstelle kann in herkömmlicher Weise durch radiale Bohrungen erfolgen. Günstiger erscheint jedoch die Ausgestaltung der Erfindung nach dem 2. Anspruch, nach der eine Lagerschale aus porösem Sintermaterial verwendet wird. Diese Art von Lagerschale ermöglicht einen gleichmäßigen Durchtritt des Schmiermittels mit axial gleichbleibenden Druckverhält­ nissen, die zur Ausbildung einer ölstatischen Lagerung führen, die eine besonders wirksame Form der Schmierung darstellt.

In weiterer Ausgestaltung dieses Gedankens gemäß dem 3. Anspruch enthält das poröse Sintermaterial der Lagerschale einen Fest­ schmierstoff, z. B. Molybdändisulfid, wodurch das Lager ausgezeichnete Notlaufeigenschaften gewinnt.

Bei der bevorzugten Herstellungsart der erfindungsgemäßen Lagerzapfen mittels hydraulischen Aufweitens kann die tatsäch­ liche Abdichtung des Ringraumes nach seinen Enden Schwierig­ keiten bereiten. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird daher im 5. Anspruch vorgeschlagen, daß anstatt der an sich möglichen, konventionellen Verwendung von Dichtringen zwischen den Teilen eine besondere Dichtschicht angeordnet wird. Im 5. Anspruch wird hierfür die Verwendung eines Weichmetalles, z. B. von Kupfer vorgeschlagen, das infolge seiner Plastizität kleine Unebenheiten der Oberflächen des Lagerzapfens einerseits und der Lagerbuchse bzw. der inneren Hülse andererseits ausgleicht.

Um der Gefahr zu begegnen, daß durch diese Dichtschicht die Haftung zwischen den Wangen und den Zapfen herabgesetzt wird, wird gemäß dem 6. Anspruch vorgeschlagen, der Dichtschicht feinverteiltes Keramikmaterial beizumischen, wodurch ein die Haftung erhöhender "Sandpapiereffekt" erzielt wird. In diesem Zusammenhang soll der Begriff Keramik auch Diamantstaub mit umfassen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt, und zwar ausschnittsweise im Längsaxialschnitt. In beiden Ausführungsbeispielen sind Kurbelwangen 1 durch Lagerzapfen 2 miteinander verbunden, und zwar wie dargestellt vorzugsweise dadurch, daß letztere nach dem Einführen in die entsprechenden Bohrungen der Wangen 1 hydraulisch aufgeweitet und dabei plastisch verformt werden, während die Wangen 1 selbst nur im elastischen Bereich beansprucht werden und nach dem Ende des Aufweitvorganges wieder zurückfedern. In den Wangen 1 sind Schmierölkanäle 11 vorgesehen, durch die von einer hier nicht gezeigten Ölpumpe aus die Versorgung der Lagerstellen erfolgt. Vor dem Fügen sind auf den Lagerzapfen 2 eine Lagerbuchse 4 und/oder eine ungeteilte Pleuelstange 5 aufgeschoben worden. Die Lagerbuchse 4 ist aus einem porösen Sintermaterial hergestellt, das an seiner dem Lager zugewandten Oberfläche verdichtet ist, so daß eine Drosselwirkung entsteht. Die Lagerbuchsen 4 sind mit umlaufenden Bunden 41 versehen, die einerseits beim Einführen derselben in die entsprechenden Öffnungen in den Wangen als Anschlag dienen und andererseits wegen ihrer erhöhten Steifigkeit verhindern, daß sich aus den Aufweitvorgängen herrührende Verbiegungen der mit geringerer Wandstärke ausgeführten Endstücke 42 der Lagerbuchsen 4 deren eigentlichen Lagerflächen mitteilen. Der Ringraum zwischen den Zapfen 2 und den Lagerbuchsen 4 wird nach seinen Enden hin durch eine Dichtschicht 8, z. B. aus Kupfer, abgeschlossen. Der Dichtschicht 8 können feinverteilte Keramikpartikel beigemischt werden, um die Haftung zwischen den Wangen 1 und den Lagerzapfen 2 zu verbessern. In der in der Fig. 2 gezeigten Variante ist keine besondere Lagerbuchse vorgesehen, vielmehr dient der Zapfen 2 selbst als Lager. In diesem Falle wird der zur Aufnahme des Schmieröls gedachte Ringraum durch den Zapfen 2 und eine in seinem Inneren angebrachte Hülse 9 gebildet, die ebenfalls unter Zwischenlage einer Dichtschicht 8 durch hydraulisches Aufweiten befestigt worden sein kann; ein Aufschrumpfen, Verschweißen, Verlöten oder Verkleben kommt hier jedoch ebenfalls in Frage. Die Ölzufuhr zur Lagerstelle erfolgt hier schließlich durch in Lagerzapfen 2 radial angeordnete Bohrungen 21. Der Lagerzapfen 2 oder im Beispiel der Fig. 1 die Lagerbuchse 4 kann mit einer Schlüsselverzahnung 22 bzw. 43 versehen sein, die nur eine bestimmte Orientierung der jeweils zu fügenden Wangen 1 und Zapfen 2 zuläßt und so eine erhebliche Montagehilfe darstellt. Als vorübergehende Montagehilfe können die Endabschnitte 42 der Lagerbuchsen 4 so bemessen sein, daß sie nur im Preßsitz in die entsprechenden Bohrungen in den Wangen 1 einführbar sind; hierdurch wird eine vorübergehende Fixierung der Teile zueinander erreicht, bis der Aufweitvorgang des Zapfens 2 abgeschlossen ist. Die Wangen 1 können (siehe Fig. 2) mit verhältnismäßig dünnwandigen Ansätzen 12 versehen sein, die sich wegen ihres geringeren Widerstandsmomentes beim Aufweiten der Zapfen 2 um ein gewisses, hier stark übertrieben dargestelltes Maß ständig verformen und so einen zusätzlichen, in Axialrichtung wirkenden Formschluß zwischen Wange 1 und Zapfen 2 herstellen.

Claims (6)

1. Kurbelwelle mit hohlzylindrischen Lagerzapfen (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerzapfen mit je einer auf der Innenseite desselben konzentrisch angeordneten Hülse (9) und/oder mit einer auf der Außenseite desselben konzentrisch angeordneten Lagerbuchse (4) versehen sind, wobei die Teile an ihren Enden dicht miteinander verbunden, in der Mitte jedoch durch einen umlaufenden Ringraum voneinander getrennt sind, in dem in den Wangen angeordnete Schmierölkanäle münden.

2. Kurbelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbuchse (4) aus einem porösen Sintermaterial besteht.

3. Kurbelwelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Sintermaterial einen Festschmierstoff enthält.

4. Kurbelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Zapfen (2) und Lagerschalen (4) bzw. Hülsen (9) in den Bereichen, in denen sie miteinander verbunden sind, eine Dichtschicht (8) angeordnet ist.

5. Kurbelwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtschicht (8) aus Weichmetall besteht.

6. Kurbelwelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtschicht (8) feinkörniges Keramikmaterial beigemischt ist.