DE855481C

DE855481C - Gleitlager fuer hochbelastete Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE855481C
Application number: DEG2089D
Authority: DE
Inventors: Alois Dr-Ing Gabriel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1943-03-23
Filing date: 1943-03-23
Publication date: 1952-11-13

Description

Gleitlager für hochbelastete Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf Gleitlager, die in hochbelasteten Maschinen besonders hohen Ansprüchen ausgesetzt sind.
Die heute üblichen Gleitlager für hochbelastete Brennkraftmaschinen sind aus Stahlfutter, die mit Weißmetall, Bronzen und Bleibronzen ausgekleidet sind. Für niedrig belastete Lager sind auch solche aus Leichtmetall und Gußeisen bekannt. Lager mit Weißmetallausfütterung entsprechen schon heute kaum noch, zum Teil gar nicht, den Anforderungen, die an Lager in hochbelasteten Brennkraftmaschinen gestellt werden. Diese Lager sind durchweg verdrängt durch Bleibronzelager. Aber auch diese führen in bereits vorhandenen Typen hochbelasteter Brennkraftmaschinen durch Ausbröckeln zu ernsten Beanstandungen. Der Grund hierfür liegt fast ausschließlich in einer mangelnden Bindung der Bleibrunze mit dem Futterwerkstoff. Die Bleibronze hebt sich während des Betriebes an den schadhaften Stellen je nach der Lastverteilung im Lager früher oder später von dem Futter ab, bricht und bröckelt aus, führt zu Druckabfall des Öls und somit zu ernsten Störungen.
Durch die Erfindung wird der Mangel des Ausbröckelns zeitlich weit hinausgeschoben oder beseitigt, und in einer bevorzugten Ausführung wird ein Lager geschaffen, das selbst in hochbelasteten und schnell laufenden Maschinen sehr lange Betriebsdauer aufweist.
Die Erfindung besteht darin, daß die Laufbüchse aus mehreren nebeneinanderliegenden Ringen besteht, die mosaikartig in Segmenba unterteilt sind und durch geeignete Gestaltung des die Lagerbüchse einschließenden Lagergehäuses gehalten werden, und zwar in axialer Richtung z. B. durch beiderseits angeordnete Führungsbunde und gegebenenfalls in radialer Richtung z. B. durch eine in eine an der Außenfläche jedes Mosaikkörpers einer Längsreihe eingearbeitete Nut greifende, sich über die ganze Lagerbüchsenlänge erstreckende Rippe.
Es sind bereits Lager bekanntgeworden, bei denen die Laufbüchse in mehrere Einzelstücke unterteilt wurde. Diese Lager zeigten aber keine in sich geschlossene Lagerfläche, vielmehr waren sie so aufgebaut, daß das Öl, von einer Seite her eingeführt, in Längskanälen oder -räumen durch das Lager floß. Die für hochbelastete Lager schnell laufender Maschinen gestellte Forderung der Ölkeilbildung und -erhaltung konnte bei diesen Lagern nicht erfüllt sein. Außerdem hatten diese Lagerkonstruktionen größeren Raumbedarf, was gerade für Brenakraftmaschinenlager unerwünscht ist; denn es ergeben sich hierdurch nicht nur größere Gewichte der Maschine, sondern es ist auch eine Vergrößerung der wirksamen Massenkräfte damit verbunden; eine Lagervergrößerung bedingt auch ungünstige, d. h. größere benachbarte Maschinenteile, z. B. ein größeres Kurbelgehäuse oder einen größeren Pleuelstangenkopf.
Für hochbelastete und schnell laufende Motoren verwendete man bisher durchweg solche Lagermetalle, die so weich sind, daß die erforderliche Festigkeit möglichst gewahrt bleibt.
Wenn auch grundsätzlich jeder Lagerwerkstoff für den Aufbau eines erfindungsgemäß gestalteten Lagers geeignet ist, so bietet doch ein Sondergußeisen durch seine Dauerschlagfestigkeit, verbunden mit großer Verschleißfestigkeit bei guten Gleiteigenschaften, besonders lange Lebensdauer. Dieses Gußeisen ist dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Eisen ohne oder mit Zusatz von geeigneten Metallren als Legierungsbestandteilen mit den üblichen Gehalten an Silizium, Mangan, Schwefel und einem Kohlenstoffgehalt von über 3,4% sowie einem Phosphorgehalt von über o,6% besteht und so vergossen ist, daß das Bruchgefüge grau und die Grundmasse bei feinen und feinverteilten Graphitausscheidungen perlitisch-sorbitisch ist.
Dieses Gußeisen ist ein harter Werkstoff, der mit dem harten Werkstoff des Lagerzapfens zusammen läuft. Bei Verwendung dieser Lager tritt nur geringe, Abnutzung auf, weil durch den Phosphorzusatz im Lagerwerkstoff und durch die Härte der . Lagerzapfen den den Verschleiß hervorrufenden schmirgelnden, von dem Öl mitgeführten Abriebteilchen keine Möglichkeit eines sich stark auswirkenden Angriffs gegeben wird. Das Phosphideutektikum des Werkstofffes bindet das Öl so, daß sich ein guter Ölfilm bildet. Eingehende Untersuchungen haben ergeben, daß die Dauerschlagfestigkeit des Lagerwerkstoffes so hoch ist, daß sie den Werten von Stahlguß gleichkommt, wenn nicht überlegen ist, wonach ein Bruch mit folgendem Werkstoffbröckeln ausgeschlossen ist.
Der Einwand, daß zwei harte Werkstoffe, die aufeinander laufen, bei Ölmangel schweißen, ist für den Gegenstand .der Erfindung nicht zutreffend, da durch das Phosphideutektikum des Lagerwerkstoffes ein Netzwerk vorhanden ist, das in Verbindung mit dem freien Kohlenstoff dieses Werkstoffes so viel Öl bindet, daß eine gute Notlaufeigenschaft des Lagers gewährleistet ist. Eine Steigerung der Einlaufeigenschaften der Lager kann durch einen Überzug von Zinn, verhärteten Kunstharzen oder ähnlich wirkenden Stoffen an den Laufflächen erzielt werden.
Die Aufteilung des Lagers in mosaikartige, vorzugsweise rechteckige Einzelteile bietet eine gute Anpassung an den Lagerzapfen, auch bei sich im Betrieb formveränderndem Zapfen, und somit ein sattes Tragen der Lager.
Es leuchtet ein, daß ein Lager nach der Erfindung durch die Unterteilung in kleine Einheiten den erstrebten Zweck, nämlich ein möglichst stoßfester Lager zu schaffen, voll erreichen läßt, vor allem, wenn diese Teile aus einem Werkstoff hergestellt sind, der eine große Dauerschlagfestigkeit besitzt. Die Formgebung der Lagerbüchse kann beliebig sein; es steht dem nichts entgegen, daß man z. B. das Lager ballig herstellt und die Randzonen in der bei den üblichen Lagerbüchsen bekannten Weise abrundet, und daß man Kanäle für den Ölumlauf oder auch Schmiernuten vorsieht.
In der Zeichnung ist die Erfindung an ,einem Pleuelzapfen>ger gezeigt.
Abb. i ist ein, Querschnitt und Abb. 2 ein Längsschnitt durch ein solches Lager. Im Kopf der Pleuelstange i ist die Lagerschale angeordnet. Sie besteht aus einer Büchse, die mehrfach unterteilt ist, so daß Mosaikkörper 2, 3, 4, 5 entstehen. Diese eine geschlossene Büchse bildenden Körper werden in Drehrichtung durch eine sich über die gesamte Lagcrbüchsenlänge erstneckende Rippe 6 gehalten, die in entsprechende Nuten zweier Längsreihen der Mosaikkörper greift. In axialer Richtung werden die Körper beidseitig durch die Führungsbunde 8 und 9 des Pleuelstangenkopfesgehalten. In Abb. i ist, bedingt durch den Schnitt, nur der geschlossene Kreis mit den Mosaikkörpern 3 zu sehen.
Wie schon in der Zeichnung durch die verschiedene Zahl der Mosaikkörper der oberen und unteren Lagerschale angedeutet, können die Zahl und die Aufteilung der Körper verschieden gewählt werden. Um diese Lager für besonders elastisch arbeitende Kurbelwellen und Pleuelköpfe verwendbar zu machen, können beispielsweise diese Unterteilungen an den Lagerrändern in größerer Zahl vorgenommen werden. Im Ausführungsbeispiel ist eine zylindrische Lagerbüchse gewählt, selbstverständlich ist bei Anwendung der Erfindung auch jeder andere Lagerbüchsenquerschnitt ausführbar, z. B. eine ballige Form, oder es können Abrundungen an den Kanten vorgesehen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Gleitlager für hochbelastete Brennkraftmaschinen mit in mehrere Einzelstücke unterteilter Laufbüchse, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbüchse aus mehreren nebeneinanderliegenden Ringen besteht, die mosaikartig in Segmente unterteilt sind und durch geeignete Gestaltung des die Lagerbüchse einschließenden Lagergehäuses gehalten werden, und zwar in axialer Richtung z. B. durch beiderseits angeordnete Führungsbunde und gegebenenfalls in radialer Richtung z. B. durch eine in eine an der Außenfläche jedes Mosaikkörpers einer Längsreihe eingearbeitete Nut greifende, sich über die ganze Lagerbüchsenlänge erstreckende Rippe.,
2. Gleitlager nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager aus einem Gußeisen ohne oder mit Zusatz von geeigneten Metallen als Legierungsbestandteilen mit den üblichen Gehalten an Si, Mn, S und einem C-Gehalt von über 3,4% sowie einem P-Gehalt von über o,6% besteht und so vergossen ist, daß das Bruchgefüge grau und die Grundmasse bei feinen und feinverteilten Graphitausscheidungen perlitisch-sorbitisch ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 589 534, 688 465; USA.-Patentschrift Nr. 1 405 317; ,österreichische: Patentschriften Nr. 79699, 154626.