EP2989293A1 - Gleitstein für eine kurbelschlaufen-hubkolbenmaschine - Google Patents

Gleitstein für eine kurbelschlaufen-hubkolbenmaschine

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EP2989293A1
EP2989293A1 EP14721908.3A EP14721908A EP2989293A1 EP 2989293 A1 EP2989293 A1 EP 2989293A1 EP 14721908 A EP14721908 A EP 14721908A EP 2989293 A1 EP2989293 A1 EP 2989293A1
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EP
European Patent Office
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sliding
sliding block
block according
gap
lubricant
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EP14721908.3A
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EP2989293B1 (de
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Reinhold Ficht
Tobias Steinbeißer
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Individual
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00
    • F01B9/02—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00 with crankshaft
    • F01B9/023—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00 with crankshaft of Bourke-type or Scotch yoke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00
    • F01B9/02—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00 with crankshaft
    • F01B9/026—Rigid connections between piston and rod; Oscillating pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B75/24—Multi-cylinder engines with cylinders arranged oppositely relative to main shaft and of "flat" type

Definitions

  • the invention relates to a sliding block for a Kurbelschlau ⁇ fen reciprocating engine according to the preamble of claim 1.
  • crank loop motor with a sliding block, which is slidably mounted in a crank loop.
  • the sliding block has sliding sides, which interact with a sliding track of the crank loop.
  • the sliding faces have a groove-like channel structure, wherein pressurized oil litz ⁇ Rende channels for filling the grooves are provided with oil.
  • JP 2004 293320A a multi-cylinder compressor in crank loop design is known.
  • this compressor which is characterized in particular by a very short stroke slideways are resiliently mounted in the crank loop.
  • the oil supply for the sliding mating on the crank webs / sliding blocks takes place via the crank loop.
  • Such an oil supply of this pairing is cumbersome and at least for reciprocating engines in crank loops that work as Verbrennungsmo ⁇ tor unsuitable.
  • a pressurized oil supply as disclosed in JP 2004 293320A is unsuitable for reciprocating engines having a longer stroke.
  • a sliding block for a reciprocating engine in the design of a crank loom machine is known in which via pressure oil channels, the sliding mating between the sliding block and the slide of the crank loop from Gleitstein ago supplied with pressure oil.
  • Such a generic sliding block has proven itself, however, especially in continuous operation by dynamic tilting of the sliding block in ⁇ within the crank loop still unwanted wear appear on the sliding side of the sliding block and / or the slide of the crank loop.
  • the object of the invention is to provide a sliding block for a crank-type reciprocating engine, are further minimized in the wear ⁇ phenomena on a sliding pair between sliding block and a slideway of the crank.
  • Another object of the invention is a sliding block suits ⁇ ben, which is capable of tolerances involved in the parallelism of the guideways crank loop, to compensate for possible without increasing the wear.
  • a lubricant pad which forms between the sliding plate and the slide of the crank by the oscillating movement of the sliding plate relative to Sliding track of the crank loop is a dynamically forming lubricant film.
  • the lubricant cushion which forms between the sliding plate and the main body of the sliding block is thereby a lubricant cushion forming on account of static lubricant pressure of a lubricant pump of the crank-belt reciprocating piston engine.
  • the sliding ⁇ plate is fixed in a sliding direction with respect to the Gleitstein- basic body and thus moves with the Gleitstein- base body.
  • the Gleitplat ⁇ te is floating relative to the main body of the sliding gela ⁇ siege.
  • Suitable lubricants are, in particular, oils or, for example, parts to be lubricated made of ceramic materials, water or water-oil emulsions into consideration. Also, solid state Lubricants such as M0S 2 are preferably used together with a fluid. Depending on the material properties of the partners to be lubricated, therefore, all suitable types of fluids can be used.
  • the gap between the sliding plate and the main body of the sliding ⁇ stone at least partially peripherally surrounding a barrier for obstructing the lubricant outlet from the gap is provided.
  • the barrier may be at least one web which extends away from the gap by at least one slide plate. Or it can be a bridge that extends away from the main body of the sliding block covering the gap.
  • the barrier can be present at full circumference and thus acts in the manner of a labyrinth seal for optionally emerging from the static lubricant pad lubricant, whereby the lubricant outlet is effectively hindered and si ⁇ cherines that between the Gleitsteingrund stresses and the sliding plate a sufficient lubricant cushion is present.
  • the barrier is also used to hold the at least one slide in a sliding direction with respect to the body in a form-fitting manner.
  • the slide plate supported with respect to the GleitSteingrund stresses ⁇ means of webs, so it is possible the sliding plate in a Direction perpendicular to a plane of the sliding plate of the crank ⁇ bend with respect to the body to store floating so ⁇ that it is ensured that both between the base ⁇ body and the sliding plate a static lubricant pad as well as between the sliding plate and the corresponding slideway of a crank dynamic lubricant pad (lubricant film) can form.
  • the base body at least one leading in operation under pressure lubricant channel, so that communicates with the gap.
  • lubricant sliding plate For forwarding of the introduced into the gap through the channel lubricant sliding plate advantageously may ⁇ least a lubricant passage opening comprise lubricant can be conducted through which in operation in a second gap between the sliding track of the crank loop and the sliding plate.
  • both the lubricant cushion between the sliding plate and the Gleitstein ground stresses as well as the lubricant film between the sliding plate and the sliding track of the crank loop can be supplied with lubricant from reaching ⁇ means of a central lubricant supply of the sliding block on the crank pin of a crankshaft.
  • a lubricant passage opening are aligned with the channel, so that lubricant can pass directly from the channel through the lubricant passage opening in the second gap between the sliding plate and the slide of the crank loop.
  • further channels in the main body of the sliding block may be present, which promote lubricant in the first gap between the Gleitstein groundMech and the sliding plate to build the static lubricant pad.
  • the depressions may, for example, be dome-shaped or round depressions and have a depth of approximately 0.05 to 0.1 mm. It is convenient to the area fraction of Vertiefun ⁇ gen no greater than 50%, preferably 20% -40% to choose the base of the sliding side.
  • the emergency running properties can also be improved, in particular, by the fact that the lines formed from the depressions enclose an angle with respect to the sliding direction, the angle expediently being 3 ° to 20 °, in particular between 5 ° to 15 °.
  • depressions has proven to provide the sliding side of the sliding plate with a plurality of noppenarti ⁇ gene elevations, which are arranged linearly in a longitudinal direction of the slide plate.
  • the lines formed by the elevations may also include an angle to the sliding direction, which, as mentioned above, may be between 3 ° and 20 °, in particular between 5 ° and 15 °.
  • the bearing surface portion of the ridges amounts to min ⁇ least 50%, preferably 60% -80% of the surface of the sliding side. It has also been proven to arrange adjacent lines of Ver ⁇ recesses or elevations offset from one another.
  • a particular embodiment of the invention can be provided for the positive fixing of the sliding plates relative to the main body end face holding webs, so that the sliding plate is forcibly moved with the main body of the sliding block.
  • pins or other suitable fastening ge ⁇ means may be provided to ensure on the one hand a co-moving the slide plate with the basic body of the sliding block and on the other hand, a floating storage ⁇ perpendicular to the plane of the slide plate and the slide ermögli ⁇ chen.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a first embodiment of the sliding block according to the invention, in which a sliding plate is mounted (floatingly mounted) on the base body of the sliding block;
  • Figure 2 the main body and the sliding plate of the sliding block according to Figure 2 in disassembled state;
  • Figure 3 a schematic representation of a second embodiment of the sliding block according to the invention in a perspective view
  • Figure 4 a plan view of a sliding side of a sliding plate in a schematic enlarged view (detail).
  • an oil is used as the lubricant.
  • the embodiments are not limited to oil as a lubricant. Rather, as explained above, all suitable lubricants can be used.
  • a first embodiment of the sliding block according to the invention has a main body 1, which in the exemplary embodiment consists of a first main body half 1 'and a second main body half 2'.
  • the base body 1 has a receiving opening 3 for a crank pin of a crankshaft of a crank-type reciprocating piston engine.
  • Inside the receiving opening 3 on ⁇ several channels 4 are at least one, preferably provided (not shown) with a crank in operation of a slide of a loop (not shown) facing corresponding Be ⁇ ten Design 5 and exiting on this.
  • each slide plates 6 are associated, which are connected with respect to a sliding direction 7 with respect to the main body 1 form-fitting with the base body 1 and in a direction perpendicular to the sliding direction 7 (double arrow 8) in particular perpendicular to the plane of the sliding ⁇ plate 6 with respect of the main body 1 floating, that is displaceably mounted.
  • the first gap 9 serves to provide space for a first oil cushion (static oil cushion) for pressurized oil, which passes through the channels 4 into the gap 9.
  • the base body 1 To receive the webs 10 (FIG. 2) of the sliding plate 6, the base body 1 has pocket-like recesses 11.
  • the pocket-shaped recesses 11 are such that the webs 10 are seated in the sliding direction 7 in the pocket-like recesses without play or almost without play be supported with web edges 10a at corresponding edges IIa of the pocket-shaped recess.
  • the webs 10 are slidably guided in the pocket-shaped recesses 11, so that is caused by building an oil pressure that pressure oil passes through at least one channel 4 in the gap 9 between the sliding plate 6 and the base body 1 of the sliding block.
  • the base body 1 has webs 10 which engage in corresponding recesses 14 of the sliding plate 6 ⁇ .
  • the webs 10 of the main body act in this exemplary embodiment also as a barrier for an oil film, or in the first gap 9 between the sliding plate 6 and the Main body 1 located pressure oil.
  • the pressure oil passes as in the first embodiment has a plurality of channels 4 9 into the gap in the embodiment according to FIG 3 korres ⁇ pondiert the central channel 4 with the oil passage opening 12 of the sliding plate 6, so that it is ensured that pressure oil in the second gap between the Sliding side 13 of Gleitplat ⁇ te 6 and the slide (not darg Hor) a crank loop (not shown) can get.
  • the line 16 may include an angle relative to a sliding direction 7.
  • the angle may expediently be between 3 ° and 20 °, in particular 5 ° and 15 °. In this way, it is ensured that in the sliding direction 7 successive recesses / elevations 15 seen in the sliding direction 7 also have a small offset, whereby the ⁇ ltaschen- or ⁇ lpolster Strukturen for emergency operation is improved.
  • the sliding plates 6 has the sliding side elevations 15, which are arranged in the sliding Rich ⁇ tion 7 in rows. In each case two adjacent rows Rl and R2 are arranged offset to one another in the sliding direction 7. Vertie ⁇ fungen 15 a are arranged between the elevations 15, wherein each two in a Gleitplat- th transverse direction 17 in alignment adjacent to each other ⁇ th arranged elevations 15 and two each in one of the rows Rl or R2 in the sliding direction 7 arranged inwardly adjacent elevations 15 defines a region B of the sliding side 13 of the sliding plates 6, in the center Z of which the maximum recess 15a is arranged relative to the elevations 15. In the example according to FIG. 4, the area is approximately diamond-shaped. The depth dimension between the zenith of an elevation 15 and the lowest point of a depression 15a is 0.05 mm to 0.1 mm.
  • the diameter of the elevations at their highest point (d) is approximately 2 mm to 3 mm, in particular 2.5 mm.
  • the distances A of two knobs of a row Rl or R2 are preferably about 2 mm.
  • the distance B of two adjacent rows Rl and R2 to each other is, preferably about 1.5 mm to 2.2 mm, in particular 2.0 mm.
  • a surface structure as shown in Figure 4 can be achieved, for example by chip-removing machining ⁇ processing, but this is relatively complex. For larger quantities, for example, in a series production offers the embossing or otherwise Kaltum ⁇ forms at the specified dimensions and depths of indentations if necessary.
  • Such a surface of the sliding side of the sliding ⁇ plates 6 has proven to be particularly stable and resistant ⁇ hig also in cold running conditions.
  • the inventive sliding block it is particularly advantageous that by the provision of two oil cushion, that is, a first oil pad (static oil cushion) in the first gap 9 Zvi ⁇ rule of the slide plate 6 and the main body 1 of the slider and a dynamically anabolic operating oil cushion between the Sliding side 13 and the slide of a Kurbelschlau ⁇ fe, wear, which is caused by tilting movements of the sliding block in operation, can be prevented.
  • a first oil pad static oil cushion
  • a dynamically anabolic operating oil cushion between the Sliding side 13 and the slide of a Kurbelschlau ⁇ fe wear, which is caused by tilting movements of the sliding block in operation, can be prevented.
  • this relates to end-side end portions of the sliding plates 6, which are shown in Figure 3 schematically with the capital letters A and B.
  • the oil leakage behavior from the gap 9 in operation can according to the invention by the provision of barriers, the gap 9 circumferentially set at least partially covering or predetermined. It has been found to be expedient to dispense with marginally arranged barriers (webs 10) in the region of the wear areas A, B, so that it is precisely there due to tilting movements as oil pad in the gap 9 that it can adapt relatively quickly in terms of its thickness. This is achieved, for example, by the fact that the webs 10 are completely omitted in these areas A and B or, for example, are only of low height or extend only over partial areas, so that between the webs are present over which the oil can escape from the gap 9.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gleitstein für eine Kurbelschlaufen-Hubkolbenmaschine aufweisend einen Grundkörper (1) mit einer Aufnahmeöffnung (3) zum Zusammenwirken mit einem Kurbelzapfen einer Kurbelwelle und Seitenflächen (5), die im Betrieb Gleitbahnen einer Kurbelschlaufe zugewandt sind, wobei von der Aufnahmeöffnung (3) für den Kurbelzapfen zu den Seitenflächen (5) hin im Betrieb eine Versorgung mit unter Druck stehendem Schmierstoff vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Grundkörper (1) Gleitplatten (6) im Bereich der den Gleitbahnen der Kurbelschlaufe zugewandten Seitenflächen (5) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitplatten bezüglich des Grundkörpers (1) schwimmend gelagert sind und zwischen den Gleitplatten (6) und den Seitenflächen (5) ein Spalt (9) vorhanden ist, der im Betrieb der Kurbelschlaufen-Hubkolbenmaschine zumindest teilweise schmierstoffgefüllt ist.

Description

Gleitstein für eine Kurbelschlaufen-Hubkolbenmaschine
Die Erfindung betrifft einen Gleitstein für eine Kurbelschlau¬ fen-Hubkolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der US 4, 013, 048 ist ein Kurbelschlaufenmotor mit einem Gleitstein, der in einer Kurbelschlaufe verschieblich gelagert ist bekannt. Der Gleitstein besitzt Gleitseiten, die mit einer Gleitbahn der Kurbelschlaufe zusammenwirken. Die Gleitseiten weisen eine rillenartige Kanalstruktur auf, wobei Drucköl füh¬ rende Kanäle zur Befüllung der Rillen mit Öl vorgesehen sind.
Aus der JP 2004 293320A ist ein Mehrzylinderkompressor in Kurbelschlaufenbauart bekannt. Bei diesem Kompressor, der sich insbesondere durch einen sehr kurzen Hub auszeichnet sind Gleitbahnen in der Kurbelschlaufe federnd gelagert. Die Ölzu- führung für die Gleitpaarung an Kurbelbahnen/Gleitstein erfolgt über die Kurbelschlaufe. Eine derartige Ölversorgung dieser Gleitpaarung ist umständlich und zumindest für Hubkolbenmaschinen in Kurbelschlaufenbauart, die als Verbrennungsmo¬ tor arbeiten ungeeignet. Des Weiteren ist eine derartige Druckölversorgung, wie sie in der JP 2004 293320A offenbart ist, für Hubkolbenmaschinen mit einem längeren Hub ungeeignet.
Aus der WO02/27143A1 ist ein Gleitstein für eine Hubkolbenmaschine in der Bauart einer Kurbelschlaufenmaschine bekannt, bei dem über Druckölkanäle die Gleitpaarung zwischen dem Gleitstein und der Gleitbahn der Kurbelschlaufe vom Gleitstein her mit Drucköl versorgt wird. Ein derartiger gattungsgemäßer Gleitstein hat sich bewährt, jedoch kommen insbesondere im Dauerbetrieb durch dynamische Kippprozesse des Gleitsteins in¬ nerhalb der Kurbelschlaufe noch unerwünschte Verschleißer- scheinungen auf der Gleitseite des Gleitsteins und/oder der Gleitbahn der Kurbelschlaufe auftreten.
Aus der DE 3218339A1 ist eine Kurbelschlaufenanordnung für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der Gleitbahnen einer Kur¬ belschlaufe durch separat eingelegte Gleitplatten gebildet sind .
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gleitstein für eine Kurbelschlaufen-Hubkolbenmaschine anzugeben, bei den Verschlei߬ erscheinungen an einer Gleitpaarung zwischen Gleitstein und einer Gleitbahn der Kurbelschlaufe weiter minimiert sind. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gleitstein anzuge¬ ben, welcher in der Lage ist, Toleranzen, die in der Parallelität von Gleitbahnen der Kurbelschlaufe auftreten, möglichst ausgleichen zu können, ohne den Verschleiß zu erhöhen.
Diese Aufgaben werden mit einem Gleitstein mit den Merkmalen des Anspruchs 1 in ihrer Gesamtheit gelöst. Weitere vorteil¬ hafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es zur Lösung der techni¬ schen Aufgabe zielführend ist, dem Gleitstein bezüglich diesen schwimmend gelagerte Gleitplatten zuzuordnen, damit zum einen zwischen dem Gleitsteingrundkörper und den Gleitplatten ein Schmierstoffpolster und zum anderen zwischen den Gleitplatten und der Gleitbahn der Kurbelschlaufe ein Schmierstofffilm ausgebildet ist. Die Erfindung geht somit erstmals den Weg, zwi¬ schen dem Gleitsteingrundkörper und der Kurbelschlaufe durch Zwischenschaltung einer Gleitplatte einen doppelten Schmierstofffilm bzw. ein doppeltes Schmierstoffpolster vorzusehen. Dabei ist das eine Schmierstoffpolster , welches sich zwischen der Gleitplatte und der Gleitbahn der Kurbelschlaufe ausbildet durch die oszillierende Bewegung der Gleitplatte relativ zur Gleitbahn der Kurbelschlaufe ein sich dynamisch ausbildender Schmierstofffilm. Das Schmierstoffpolster, welches sich zwischen der Gleitplatte und dem Grundkörper des Gleitsteins aus¬ bildet ist dabei ein sich aufgrund von statischem Schmierstoffdruck einer Schmierstoffpumpe der Kurbelschlaufen- Hubkolbenmaschine ausbildendes Schmierstoffpolster . Die Gleit¬ platte ist in einer Gleitrichtung bezüglich des Gleitstein- grundkörpers fixiert und bewegt sich somit mit dem Gleitstein- grundkörper mit. Senkrecht zu einer Gleitrichtung, insbesondere senkrecht auf die Gleitbahn der dazugehörigen Kurbelschlau¬ fe bzw. senkrecht zu einer Gleitseite der Gleitplatte, die der Gleitbahn der Kurbelschlaufe zugewandt ist, ist die Gleitplat¬ te schwimmend relativ zum Grundkörper des Gleitsteins gela¬ gert. Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen, gelingt es, zum einen den Verschleiß zwischen der Gleitplatte und der Gleit¬ bahn der Kurbelschlaufe zu minimieren. Zum anderen gelingt nach Art eines hydraulischen Spielausgleiches, den das Schmierstoffpolster zwischen der Gleitplatte und dem Grundkörper des Gleitsteins bewirkt, ein wirksamer Toleranzausgleich von gegebenenfalls vorhandenen Toleranzen zwischen gegenüberliegenden Gleitbahnen einer Kurbelschlaufe. Durch diese erfindungsgemäße Einbettung der Gleitplatten in zwei unterschiedli¬ che Schmierstofffilme bzw. Schmierstoffpolster , das heißt durch die Einbettung in ein statisches Schmierstoffpolster zwischen dem Grundkörper und der Gleitplatte und einen dynamischen Schmierstofffilm zwischen Gleitplatte und der Kurbelschlaufe gelingt es, den Verschleiß auch bei den zwingend vor¬ handenen Kippbewegungen des Gleitsteins relativ zur Kurbelschlaufe insbesondere in den randlichen Endbreichen der Gleitplatte (gesehen in Gleitrichtung) zu minimieren.
Als Schmierstoff kommen insbesondere Öle oder z.B. bei zu schmierenden Teilen aus keramischen Werkstoffen auch Wasser oder Wasser-Öl-Emulsionen in Betracht . Auch können Festkörper- Schmierstoffe wie M0S2 bevorzugt zusammen mit einem Fluid zum Einsatz kommen. Je nach der Materialbeschaffenheit der zu schmierenden Partner können also alle geeigneten Arten von Fluiden eingesetzt werden.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist den Spalt zwischen der Gleitplatte und dem Grundkörper des Gleit¬ steins zumindest teilweise randlich umgebend eine Barriere zum Behindern des Schmierstoffaustritts aus dem Spalt vorgesehen. Hierdurch gelingt es, den Schmierstoffaustritt aus dem stati¬ schen Schmierstoffpolster zwischen der Gleitplatte und dem Grundkörper des Gleitsteins gezielt zu beeinflussen. Insbesondere ist dies dafür wesentlich, dass kein unkontrollierter Schmierstoffdruckabfall in der gesamten Kurbelschlaufen- Hubkolbenmaschine stattfindet.
Beispielsweise kann die Barriere zumindest ein Steg sein, der sich von der zumindest einen Gleitplatte den Spalt überdeckend wegstreckt. Oder sie kann ein Steg sein, der sich vom Grundkörper des Gleitsteins den Spalt überdeckend wegerstreckt. Die Barriere kann voll umfänglich vorhanden sein und wirkt somit nach Art einer Labyrinthdichtung für gegebenenfalls aus dem statischen Schmierstoffpolster austretenden Schmierstoff, wodurch der Schmierstoffaustritt wirksam behindert ist und si¬ chergestellt ist, dass zwischen dem Gleitsteingrundkörper und der Gleitplatte ein ausreichendes Schmierstoffpolster vorhanden ist.
In einer bevorzugten Art und Weise wird die Barriere auch dazu benutzt, die zumindest eine Gleitbahn in einer Gleitrichtung bezüglich des Grundkörpers formschlüssig zu halten.
Ist die Gleitplatte bezüglich des GleitSteingrundkörpers mit¬ tels Stegen gehaltert, so gelingt es, die Gleitplatte in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene der Gleitplatte der Kurbel¬ schlaufe bezüglich des Grundkörpers schwimmend zu lagern, so¬ dass sichergestellt ist, dass sich sowohl zwischen dem Grund¬ körper und der Gleitplatte ein statisches Schmierstoffpolster wie auch zwischen der Gleitplatte und der korrespondierenden Gleitbahn einer Kurbelschlaufe ein dynamisches Schmierstoff- polster ( Schmierstofffilm) bilden kann.
Zur Sicherstellung der SchmierstoffVersorgung des Spaltes zwischen der Gleitplatte und dem Grundkörper weist der Grundkörper zumindest einen im Betrieb unter Druck stehenden Schmierstoff führenden Kanal auf, damit mit dem Spalt kommuniziert.
Zur Weiterleitung des über den Kanal in den Spalt eingebrachten Schmierstoffs kann die Gleitplatte zweckmäßiger Weise zu¬ mindest eine Schmierstoffdurchführungsöffnung aufweisen, durch die im Betrieb Schmierstoff in einem zweiten Spalt zwischen der Gleitbahn der Kurbelschlaufe und der Gleitplatte leitbar ist. Somit kann mittels einer zentralen SchmierstoffVersorgung des Gleitsteins über den Kurbelzapfen einer Kurbelwelle sowohl das Schmierstoffpolster zwischen der Gleitplatte und dem Gleitsteingrundkörper wie auch der Schmierstofffilm zwischen der Gleitplatte und der Gleitbahn der Kurbelschlaufe mit aus¬ reichend Schmierstoff versorgt werden. Dabei kann beispiels¬ weise eine Schmierstoffdurchführungsöffnung mit dem Kanal fluchten, sodass Schmierstoff direkt aus dem Kanal durch die Schmierstoffdurchführungsöffnung in den zweiten Spalt zwischen der Gleitplatte und der Gleitbahn der Kurbelschlaufe gelangen kann. Zu dem können neben dem oben erwähnten Kanal, der mit der Schmierstoffdurchführungsöffnung fluchtet weitere Kanäle im Grundkörper des Gleitsteins vorhanden sein, die Schmierstoff in den ersten Spalt zwischen dem Gleitsteingrundkörper und der Gleitplatte zum Aufbau des statischen Schmierstoff- polster fördern. Um im dynamischen Schmierstofffilm zwischen der Gleitplatte und der Gleitbahn der Kurbelschlaufe eine ausreichende Schmierstoffmenge zur Verbesserung der Notlaufeigenschaften zur Verfügung zu stellen, ist es zweckmäßig, in einer in Betrieb der Kurbelschlaufe zugewandte Gleitseite der Gleitplatte zur Ausbildung von Schmierstofftaschen eine Vielzahl von Vertiefungen vorzusehen.
Die Vertiefungen können beispielsweise kalottenförmig oder bzw. runde Mulden sein und eine Tiefe von ca. 0,05 bis 0,1 mm aufweisen. Es ist zweckmäßig, den Flächenanteil der Vertiefun¬ gen nicht größer als 50%, bevorzugt 20%-40%, der Grundfläche der Gleitseite zu wählen.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Vertiefungen in einer Längsrichtung der Gleitplatte linienförmig anzuordnen. Die Notlaufeigenschaften können insbesondere auch dadurch verbessert werden, dass die aus den Vertiefungen gebildeten Linien zur Gleitrichtung einen Winkel einschließen, wobei der Winkel zweckmäßiger Weise 3° bis 20°, insbesondere zwischen 5° bis 15° beträgt.
Ebenso wie das Vorsehen von Vertiefungen hat sich bewährt, die Gleitseite der Gleitplatte mit einer Vielzahl von noppenarti¬ gen Erhöhungen zu versehen, die in einer Längsrichtung der Gleitplatte linienförmig angeordnet sind. Auch die Linien, die durch die Erhöhungen gebildet werden, können einen Winkel zur Gleitrichtung einschließen, der wie oben erwähnt zwischen 3° und 20°, insbesondere zwischen 5° und 15° betragen kann. Der tragende Flächenanteil der Erhöhungen beträgt dabei min¬ destens 50%, bevorzugt 60%-80% der Fläche der Gleitseite. Hierbei hat es sich auch bewährt, benachbarte Linien von Ver¬ tiefungen oder Erhöhungen zueinander versetzt anzuordnen.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung können zur formschlüssigen Festlegung der Gleitplatten relativ zum Grundkörper stirnseitig Haltestege vorgesehen sein, sodass die Gleitplatte zwangsweise mit dem Grundkörper des Gleitsteins mitbewegt wird. Gleichwohl können auch Stifte oder andere ge¬ eignete Befestigungsmittel vorgesehen sein, die einerseits ein Mitbewegen der Gleitplatte mit dem Grundkörper des Gleitsteins sicherstellen und andererseits eine schwimmende Lagerung senk¬ recht zur Ebene der Gleitplatte bzw. der Gleitbahn ermögli¬ chen .
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleitsteins in perspektivischer Ansicht, bei dem eine Gleitplatte am Grundkörper des Gleitsteins montiert (schwimmend gelagert ist);
Figur 2: den Grundkörper und die Gleitplatte des Gleitsteins gemäß Figur 2 in demontiertem Zustand;
Figur 3: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleitsteins in perspektivischer Ansicht und
Figur 4: eine Draufsicht auf eine Gleitseite einer Gleitplatte in schematischer vergrößerter Ansicht (Ausschnitt). Im Rahmen der Figurenbeschreibung wird beispielhaft davon ausgegangen, dass als Schmierstoff ein öl zum Einsatz kommt. Gleichwohl sind die Ausführungsbeispiele nicht auf Öl als Schmierstoff begrenzt. Vielmehr können - wie weiter oben erläutert - alle geeigneten Schmierstoffe zum Einsatz kommen.
Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleitsteins (Figur 1) besitzt einen Grundkörper 1, der im Ausführungsbeispiel aus einer ersten Grundkörperhälfte 1 ' und einer zweiten Grundkörperhälfte 2' besteht. Der Grundkörper 1 weißt eine Aufnahmeöffnung 3 für einen Kurbelzapfen einer Kurbelwelle einer Kurbelschlaufen-Hubkolbenmaschine auf. Im Inneren der Auf¬ nahmeöffnung 3 sind zumindest ein, bevorzugt mehrere Kanäle 4 vorgesehen, die mit einer in Betrieb einer Gleitbahn (nicht gezeigt) einer Kurbelschlaufe (nicht gezeigt) zugewandten Sei¬ tenfläche 5 korrespondieren und an dieser austreten. Den Seitenflächen 5 des Grundkörpers 1 sind jeweils Gleitplatten 6 zugeordnet, die bezüglich einer Gleitrichtung 7 bezüglich des Grundkörpers 1 formschlüssig mit dem Grundkörper 1 verbunden sind und in einer Richtung senkrecht zur Gleitrichtung 7 (Doppelpfeilrichtung 8) insbesondere senkrecht zu Ebene des Gleit¬ platte 6 bezüglich des Grundkörpers 1 schwimmend, das heißt verschieblich gelagert sind. Hierdurch bilden jeweils eine Gleitplatte 6 und der Grundkörper 1 zwischen sich einen ersten Spalt 9 aus. Der erste Spalt 9 dient dazu, Raum für ein erstes Ölpolster (statisches Ölpolster) für Drucköl, welches über die Kanäle 4 in den Spalt 9 gelangt zur Verfügung zu stellen. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist der Spalt 9 von Längs¬ kanten der Gleitplatte 6 mittels Stegen 10, die in taschenför- migen Ausnehmungen 11 des Grundkörpers 1 angeordnet sind gegen seitlichen Ölaustritt zumindest teilweise abgedeckt. Der Steg 10 bzw. die Stege 10 bilden somit für Drucköl, welches sich im ersten Spalt 9 befindet eine Barriere. Die Gleitplatte 6 weißt eine Öldurchgangsöffnung 12 auf, durch die Drucköl, welche sich im ersten Spalt 9 befindet oder über die Kanäle 4, soweit sie mit der Öldurchgangsöffnung 12 fluchten auf eine Gleitseite 13 der Gleitplatten 6 gelangt. Die Gleitseiten 13 der Gleitplatten 6 sind in Betrieb der Kurbelschlaufen- Hubkolbenmaschine einer Gleitbahn (nicht gezeigt) der Kurbel¬ schlaufe (nicht gezeigt) zugewandt. Zwischen den Gleitseiten 13 und der korrespondierenden Gleitbahn der Kurbelschlaufe findet in Gleitrichtung 7 die Relativbewegung zwischen dem Gleitstein und der Kurbelschlaufe statt. Zwischen der Gleit¬ seite 13 und der Gleitbahn der Kurbelschlaufe bildet sich so¬ mit aufgrund der Relativgeschwindigkeit dieser beiden Gleit¬ partner zueinander ein dynamischer Ölfilm aus, der im zweiten Spalt zwischen der Gleitplatte 6 und der Gleitbahn der Kurbel¬ schlaufe angeordnet ist.
Zur Aufnahme der Stege 10 (Figur 2) der Gleitplatte 6 besitzt der Grundkörper 1 taschenförmige Ausnehmungen 11. Die taschen- förmigen Ausnehmungen 11 sind hinsichtlich ihrer Abmessungen derart beschaffen, dass die Stege 10 in Gleitrichtung 7 spielfrei oder nahezu spielfrei in den taschenförmigen Ausnehmungen sitzen und sich mit Stegkanten 10a an korrespondierenden Kanten IIa der taschenförmigen Ausnehmung abstützen. In der Doppelpfeilrichtung 8 sind die Stege 10 gleitend in den taschen- förmigen Ausnehmungen 11 geführt, sodass sich durch Aufbau eines Öldrucks bewirkt wird, dass Drucköl durch zumindest einen Kanal 4 in den Spalt 9 zwischen der Gleitplatte 6 und dem Grundkörper 1 des Gleitsteins gelangt.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleitsteins gemäß Figur 3 besitzt der Grundkörper 1 Stege 10 die in entsprechende Ausnehmungen 14 der Gleitplatte 6 ein¬ greifen. Die Stege 10 des Grundkörpers wirken bei diesem Aus¬ führungsbeispiel ebenfalls als Barriere für einen Ölfilm, bzw. des sich im ersten Spalt 9 zwischen der Gleitplatte 6 und dem Grundkörper 1 befindlichen Drucköls. Das Drucköl gelangt wie beim ersten Ausführungsbeispiel über eine Vielzahl von Kanälen 4 in den Spalt 9. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 korres¬ pondiert der mittlere Kanal 4 mit der Öldurchführungsöffnung 12 der Gleitplatte 6, sodass sichergestellt ist, dass Drucköl in den zweiten Spalt zwischen der Gleitseite 13 der Gleitplat¬ te 6 und der Gleitbahn (nicht dargstellt) einer Kurbelschlaufe (nicht dargestellt) gelangen kann. Auf der Gleitseite 13, die der Kurbelschlaufe zugewandt ist, befinden sich kalottenartige Vertiefungen 15 oder im Wesentlichen punktförmige Erhöhungen 15, welche entlang einer Linie 16 angeordnet sind. Die Linie 16 kann gegenüber einer Gleitrichtung 7 einen Winkel einschließen. Zweckmäßiger Weise weisen zwei benachbarte Linien 7 bzw. deren Erhöhungen 15 oder Vertiefungen 15 zu einander einen Versatz a auf. Der Winkel kann zweckmäßiger Weise zwischen 3° und 20°, insbesondere 5° und 15° betragen. Hierdurch wird sicher gestellt, dass in Gleitrichtung 7 aufeinander folgende Vertiefungen/Erhöhungen 15 in Gleitrichtung 7 gesehen ebenfalls einen kleinen Versatz aufweisen, wodurch die Öl- taschen- bzw. Ölpolsterbildungen für den Notlaufbetrieb verbessert ist. Bei einem genügend großen Spiel oder beispiels¬ weise bei genügend zähem Öl kann es selbstverständlich auch ausreichen, die kalottenförmigen Vertiefungen/punktförmigen Erhöhungen 15, die in einer Linie 16 angeordnet sind auch pa¬ rallel zur Gleitrichtung 7 anzuordnen.
Bei einer besonderen Ausführungsform der Gleitplatten 6 besitzt die Gleitseite Erhöhungen 15, welche in der Gleitrich¬ tung 7 in Reihen angeordnet sind. Jeweils zwei benachbarte Reihen Rl und R2 sind in Gleitrichtung 7 gesehen zueinander versetzt angeordnet. Zwischen den Erhöhungen 15 sind Vertie¬ fungen 15a angeordnet, wobei jeweils zwei in einer Gleitplat- tenquerrichtung 17 fluchtend benachbart zueinander angeordne¬ ten Erhöhungen 15 und jeweils zwei in einer der Reihen Rl oder R2 in der Gleitrichtung 7 fluchtend benachbart angeordneten Erhöhungen 15 einen Bereich B der Gleitseite 13 der Gleitplatten 6 umgrenzt, in dessen Zentrum Z die maximale Vertiefung 15a relativ zu den Erhöhungen 15 angeordnet ist. Im Beispiel gemäß Figur 4 ist der Bereich in etwa rautenförmig. Das Tiefenmaß zwischen dem Zenit einer Erhöhung 15 und dem tiefsten Punkt einer Vertiefung 15a beträgt 0,05 mm bis 0,1 mm.
Der Durchmesser der Erhöhungen an deren höchstem Punkt (d) beträgt in etwa 2 mm bis 3 mm, insbesondere 2,5 mm. Die Abstände A zweier Noppen einer Reihe Rl oder R2 betragen bevorzugt etwa 2 mm. Der Abstand B zweier benachbarten Reihen Rl und R2 zueinander beträgt, bevorzugt etwa 1,5 mm bis 2,2 mm, insbesondere 2,0 mm. Eine Oberflächenstruktur, wie sie in der Figur 4 dargestellt ist, kann beispielsweise durch spanabhebende Bearbei¬ tung, was jedoch relativ aufwändig ist, erreicht werden. Für größere Stückzahlen, beispielsweise in einer Serienfertigung bietet sich bei den angegebenen Maßen und Tiefen der Eindrückungen gegebenenfalls das Prägen oder anderweitiges Kaltum¬ formen an. Eine derartige Oberfläche der Gleitseite der Gleit¬ platten 6 hat sich als besonders standfest und widerstandsfä¬ hig auch bei Kaltlaufbedingungen erwiesen.
Beim erfindungsgemäßen Gleitstein ist es besonderem Vorteil, dass durch das Vorsehen zweier Ölpolster, das heißt eines ersten Ölpolsters (statisches Ölpolster) im ersten Spalt 9 zwi¬ schen der Gleitplatte 6 und dem Grundkörper 1 des Gleitsteins und ein sich in Betrieb dynamisch aufbauendes Ölpolster zwischen der Gleitseite 13 und der Gleitbahn einer Kurbelschlau¬ fe, Verschleiß, der durch Kippbewegungen des Gleitsteins in Betrieb verursacht wird, verhindert werden kann. Insbesondere betrifft dies stirnseitige Endbereiche der Gleitplatten 6, welche in Figur 3 schematisch mit dem Großbuchstaben A und B dargestellt sind. Dies wird derzeit dadurch erklärt, dass das statische Ölpolster, welches sich im ersten Spalt 9 ausbildet wie ein hydraulischer Spielausgleich funktioniert und je nach Belastung, insbesondere je nach randlicher Belastung der Gleitplatte 6 in gewissem Maße nachgeben kann, sodass eine Festkörperreibung in diesen Bereich zwischen Gleitplatte 6 und der Kurbelschlaufe (nicht gezeigt) zuverlässig verhindert wer¬ den kann. Das Ölaustrittsverhalten aus dem Spalt 9 in Betrieb kann erfindungsgemäß durch das Vorsehen von Barrieren, die den Spalt 9 umfänglich zumindest teilweise abdeckend eingestellt oder vorbestimmt werden. Es hat sich bislang als zweckmäßig erwiesen, im Bereich der Verschleißbereiche A,B auf randlich angeordnete Barrieren (Stege 10) zu verzichten, sodass gerade dort aufgrund von Kippbewegungen als Ölpolster im Spalt 9 sich relativ schnell hinsichtlich seiner Dicke anpassen kann. Dies gelingt beispielsweise dadurch, dass die Stege 10 in diesen Bereichen A und B ganz weggelassen werden oder beispielsweise nur von geringer Höhe sind oder sich nur über Teilbereiche erstrecken, sodass zwischen den Stegen vorhanden sind über die das Öl aus dem Spalt 9 entweichen kann.
Bezugszeichenliste
I Grundkörper
1 ' Grundkörperhälfte
2 ' zweite Grundkörperhälfte
3 Aufnahmeöffnung
4 Kanäle
5 Seitenfläche
6 Gleitplatten
7 Gleitrichtung
8 Doppelpfeilrichtung
9 Spalt
10 Stege (Barriere)
II taschenförmige Ausnehmung
12 Öldurchgangsöffnung
13 Gleitseite
14 Ausnehmungen
15 Erhöhungen
15a Vertiefungen
16 Linie
Winkel
Rl Reihe
R2 Reihe
A Bereich
B Bereich
Z Zentrum
d höchster Punkt der Erhöhungen

Claims

Patentansprüche
1. Gleitstein für eine Kurbelschlaufen-Hubkolbenmaschine auf¬ weisend einen Grundkörper (1) mit einer Aufnahmeöffnung (3) zum Zusammenwirken mit einem Kurbelzapfen einer Kurbelwelle und Seitenflächen (5), die im Betrieb Gleitbahnen einer Kurbelschlaufe zugewandt sind, wobei von der Aufnah¬ meöffnung (3) für den Kurbelzapfen zu den Seitenflächen (5) hin im Betrieb eine Versorgung mit unter Druck stehendem Schmierstoff vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Grundkörper (1) Gleitplatten (6) im Bereich der den Gleitbahnen der Kurbelschlaufe zugewandten Seitenflächen (5) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitplatten bezüglich des Grundkörpers (1) schwimmend ge¬ lagert sind und zwischen den Gleitplatten (6) und den Seitenflächen (5) ein Spalt (9) vorhanden ist, der im Betrieb der Kurbelschlaufen-Hubkolbenmaschine zumindest teilweise schmiersroffgefüllt ist.
2. Gleitstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Spalt (9) zumindest teilweise randlich umgebend eine Barriere (10) zum behindern des Schmierstoffaustritts aus dem Spalt (9) vorgesehen ist.
3. Gleitstein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriere (10) zumindest ein Steg (10) ist, der sich von der zumindest einer Gleitplatte (6) den Spalt (9) überdeckend wegerstreckt.
4. Gleitstein nach Anspruch einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriere (10) zumindest ein Steg (10) ist, der sich vom Grundkörper (1) den Spalt (9) überdeckend wegerstreckt.
5. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Barriere (10), die zu¬ mindest eine Gleitplatte (6) in einer Gleitrichtung (7) bezüglich des Grundkörpers (1) formschlüssig fest¬ legt/hält .
6. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitplatte (6) senk¬ recht zu einer Ebene der Gleitplatte (6) bezüglich des Grundkörpers (1) verschieblich, d. h. schwimmend gelagert ist .
7. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) zumindest einen im Betrieb unter Druck stehenden Schmierstoff führenden Kanal (4) aufweist, der mit dem Spalt (9) kom¬ muniziert .
8. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitplatte (6) zumin¬ dest eine Durchführungsöffnung (12) aufweist, durch die im Betrieb Schmierstoff zu einem Gleitspalt zwischen der Gleitbahn der Kurbelschlaufe und der Gleitplatte (6) leitbar ist.
9. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schmierstoffdurchfüh- rungsöffnung (12) mit dem Kanal (4) fluchtet.
10. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine im Betrieb der Kurbel- schlaufe zugewandte Gleitseite (13) der Gleitplatte (6) zur Ausbildung von Schmierstofftaschen eine Vielzahl von Vertiefungen (15) aufweist.
11. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen kalotten- förmig sind und eine Tiefe von 0,05 mm bis 0,1 mm aufwei¬ sen .
12. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (15) in ei¬ ner Längsrichtung der Gleitplatte (6) linienförmig angeordnet sind.
13. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die aus Vertiefungen (15) gebildeten Linien zur Gleitrichtung (7) einen Winkel ( ) einschließen, wobei der Winkel ( ) 3° bis 20°, insbesondere 5° bis 15° beträgt.
14. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitseite (13) eine Vielzahl von noppenartigen Erhöhungen (15) aufweist, die in der Längsrichtung der Gleitplatte (6) linienförmig angeordnet sind.
15. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Linien von Ver¬ tiefungen (15) oder Erhöhungen (15) versetzt angeordnet sind .
16. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriere Stege (10) sind, die sich vom Grundkörper (1) den Spalt (9) zumindest teilweise überdeckend wegerstrecken.
17. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur formschlüssigen Festle¬ gung der Gleitplatte (6), relativ zum Grundkörper (1) stirnseitig Haltestege (10) vorgesehen sind.
18. Gleitstein nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (10) der Gleit¬ platte (6) in taschenartige Ausnehmungen (11) des Grund¬ körpers (1) eingreifen.
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