Lagerschalenanordnung, Lager und halbkreisförmige Lagerschalenhälfte
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Lagerschalenanordnung, ein Lager und eine halbkreisförmige Lagerschalenhälfte. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Kurbelwellenhauptlager und ein Massenausgleichsgetriebelager.
Aus der US 2,678,767 ist ein Lager des kleinen Pleuelauges bekannt, das aus zwei beabstandet zueinander angeordneten Buchsen besteht, zwischen denen ein Ölkanal gebildet wird. Lagerschalen werden ebenso wenig erwähnt wie Lager im großen Pleuelauge.
Die Kurbelwelle von Kfz- oder Lkw-Motoren ist in so genannten Hauptlagern gelagert, über die die Ölversorgung des Pleuellagers der Kurbelwelle erfolgt. Die Hauptlager werden mit und ohne Bund ausgeführt. Um diese Ölversorgung zu gewährleisten, weist das Hauptlager eine obere Lagerschale auf, die mindestens eine Ölbohrung und eine sich im Wesentlichen über den gesamten Innenumfang erstreckende Ölnut aufweist. Der entsprechende Kurbelwellenzapfen besitzt eine radiale Ölbohrung, durch die das in der oberen Lagerschale bereitgestellte Öl abgeführt und dem Pleuellager zugeführt wird. Die obere Lagerschale wird mit und ohne Bund ausgeführt. Derartige Bundlagerschalen sind beispielsweise aus der US 4,845,817 bekannt. In der Regel handelt es sich jedoch um so genannte gebaute Bundlagerschalen, bei denen die Anlaufscheiben beweglich an der Lagerschale angeordnet sind.
Lagerschalen mit und ohne Bund und mit Ölnut werden auch in so genannten Massenausgleichsgetriebelagern eingesetzt.
Die Anforderungen an solche Lagerschalen betreffen unter anderem die Größe des Strömungsquerschnitts der Ölnut. Um eine möglichst große Ölmenge bereitstellen zu können, ist eine breite und tiefe Ölnut wünschenswert. Allerdings sind der Tiefe im Hinblick auf die Stabilität der Lagerschale Grenzen gesetzt. Aufgrund der geringen Materialdicke am Nutgrund liegt der Lagerschalenrücken unter Umständen nicht vollständig in der Lageraufnahme an. Bei zu breiten Ölnuten ist wiederum der verbleibende Tragbereich der Lagerschale zu gering.
Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Lagerschalen besteht darin, dass die Ölnut durch einen zerspanenden Arbeitsgang hergestellt werden muss, dass mindestens eine Ölbohrung eingebracht werden muss und dass das entfernte Material als Abfall entsorgt werden muss. Bei der Erzeugung der Ölnut als auch bei der Erzeugung der Ölbohrung entstehen kleinste Späne (Flitter). Diese sind im Fertigungsprozess äußerst störend und müssen durch aufwendige Waschoperationen beseitigt werden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Lagerschalenanordnung sowie ein Lager, insbesondere ein Kurbelwellenhauptlager und ein Massenausgleichsgetriebelager, bereitzustellen, die auf einfache Weise herstellbar sind, wobei der Strömungsquerschnitt der Ölnut bei gleichgroßem Tragbereich größer ist als bei herkömmlichen Lagerschalen. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, Lagerschalenhälften für eine derartige Lagerschalenanordnung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mit einer Lagerschalenanordnung der Breite B1 für ein Lager mit zwei in axialer Richtung beabstandet zueinander angeordneten halbkreisförmigen Lagerschalenhälften der Breite B2 <
B1/2 gelöst, wobei sich zwischen den Lagerschalenhälften ein sich in Umfangsrichtung der Lagerschalenhälften erstreckender Ölkanal befindet.
Die Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf Lagerschalen mit einem Außendurchmesser von 20 mm bis 150 mm.
Die Breite Bi der Lagerschalenanordnung beinhaltet die Breiten der beiden Lagerschalenhälften und die Breite des zwischen den Lagerschalenhälften gebildeten Ölkanals. Diese Breite Bi ist durch die Breite B3 der Lagerschalenaufnahme oder Lagerbohrung im Lagergehäuse vorgegeben. Bei Lagerschalenhälften mit am Rand angesetzten Axiallagerteilen stehen die Lagerschalenhälften gegenüber der Lagerbohrung vor, so dass B3 < Bi ist. Allgemein gilt B3 < B1.
Zwischen den beiden Lagerschalenhälften wird ein Ölkanal gebildet, für dessen Tiefe erfindungsgemäß die gesamte Dicke der Lagerschale zur Verfügung steht. Wenn die Breiten B2 der beiden Lagerschalenhälften der Breite des Tragflächenanteils herkömmlicher einzelner Lagerschalen mit Ölnut entspricht, weist der Ölkanal einen größeren Strömungsquerschnitt auf als die Ölnut in der herkömmlichen Lagerschale. Umgekehrt kann bei gleichem Strömungsquerschnitt wie bei herkömmlichen Lagerschalen der Tragflächenanteil durch eine entsprechend größere Breite der Lagerschalenhälfte erhöht werden.
Die Breite des Ölkanals und damit der Strömungsquerschnitt kann vom Benutzer selbst gewählt werden, indem er den Abstand der Lagerschalenhälften durch die Wahl der Breite B2 zueinander festlegt.
Die aufwendige Herstellung der Ölnut entfällt, Späne fallen nicht an und gleichzeitig wird ein erheblicher Anteil an Lagerschalenmaterial eingespart.
Vorzugsweise weist jede Lagerschalenhälfte jeweils an einem Rand ein Axiallagerteil auf. Während bei herkömmlichen Bundlagerschalen das Zwischenbundmaß zwischen den beiden Axiallagerteilen festliegt, kann dieses nunmehr frei gewählt werden. Die Lagerschalenhälften sind dadurch variabel einsetzbar.
Vorzugsweise sind beide Lagerschalenhälften identisch. Die Herstellung lässt sich dadurch erheblich vereinfachen.
Vorzugsweise erstreckt sich der Ölkanal über die gesamte Umfangslänge der Lagerschalenhälften. Die beiden Lagerschalenhälften berühren sich nicht.
Eine besondere Verwendung von mindestens zwei halbkreisförmigen Lagerschalenhälften ist für ölgeschmierte Lager, insbesondere in Fahrzeugmotoren, vorgesehen.
Das ölgeschmiertes Lager mit einer ersten und einer zweiten Lagerschale, die an ihren Teilflächen aneinanderliegen, ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der beiden Lagerschalen zweigeteilt ist und aus zwei halbkreisförmigen Lagerschalenhälften besteht, die in axialer Richtung des Lagers beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei zwischen den Lagerschalenhälften ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Ölkanal gebildet wird.
Das erfindungsgemäße Kurbelwellenhauptlager mit einem eine Lagerbohrung der Breite B3 aufweisenden Lagergehäuse und einer in dem Lagergehäuse eingesetzten Lageranordnung der Breite Bi aus einer Oberschale und einer Unterschale, wobei das Lagergehäuse mindestens eine Ölzuführung an der Oberschale aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oberschale zweigeteilt ist und aus zwei
halbkreisförmigen Lagerschalenhälften besteht, die in axialer Richtung des Lagers beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei zwischen den Lagerschalenhälften ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Ölkanal gebildet wird, in den die Ölzuführung mündet.
Das erfindungsgemäße Massenausgleichsgetriebelager mit einem eine Lagerbohrung der Breite B3 aufweisenden Lagergehäuse und einer in dem Lagergehäuse eingesetzten Oberschale und einer Unterschale, wobei das Lagergehäuse mindestens eine Ölzuführung an der Unterschale aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschale zweigeteilt ist und aus zwei halbkreisförmigen Lagerschalenhälften besteht, die in axialer Richtung des Lagers beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei zwischen den Lagerschalenhälften ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Ölkanal gebildet wird, in den die Ölzuführung mündet.
Die Lagerschalenhälften des Kurbelwellenhauptlagers und des Massenausgleichsgetriebelagers können mit oder ohne Axiallagerteile versehen sein.
Eine halbkreisförmige Lagerschalenhälfte der Breite B2 mit Außendurchmesser D sowie mit Teilflächen ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschalenhälfte mit einer zweiten halbkreisförmigen Lagerschalenhälfte der Breite B2 zu einer Lagerschalenanordnung der Breite Bi für ein Lager zusammensetzbar ist, wobei die beiden Lagerschalenhälften in axialer Richtung beabstandet nebeneinander angeordnet sind, wobei sich zwischen den Lagerschalenhälften ein sich in Umfangsrichtung der Lagerschalenhälften erstreckender Ölkanal befindet, und dass für das Verhältnis V von Lagerschalenaußendurchmesser D in mm zu Breite B2 in mm der Lagerschalenhälfte gilt:
2,5 < V ≤ 6 für 20 < D < 24 2,4 < V < 10 für 24 < D ≤ 40
4 < V < 8,5 für 40 < D ≤ 60
5 < V ≤ 20 für- 60 < D < 100 4,8 < V < 20 für 100 < D < 150.
Vorzugsweise weist die halbkreisförmige Lagerschalenhälfte mindestens einen Haltenocken in der Teilfläche auf, der gegenüber dem Außenumfang der Lagerschalenhälfte vorsteht. Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist in jeder Teilfläche jeweils ein Haltenocken vorgesehen. Das Vorsehen von jeweils mindestens einem Haltenocken in jeder Teilfläche hat den Vorteil, dass eine hohe Fluchtungsgenauigkeit gewährleistet und ein axiales Wandern in der Lageraufnahme verhindert wird.
Vorzugsweise ist die halbkreisförmige Lagerschalenhälfte durch ein Axiallagerteil gekennzeichnet, das an einem Rand der Lagerschalenhälfte angeordnet ist.
Die Lagerschalenhälften zeichnen sich durch eine geringere Schieflage der Teilflächen ( <0,03 mm) in Bezug auf den Scheitelbereich aus.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 ein Lager in perspektivischer Darstellung gemäß einer ersten Ausführungsform,
Figur 2 ein Lager gemäß einer weiteren Ausführungsform in perspektivischer Darstellung,
Figur 3 einen Schnitt durch die Lageranordnung aus Figur 2 in eingebautem Zustand, und
Figur 4 eine Lagerschalenhälfte gemäß einer weiteren Ausfϋhrungsform.
In der Figur 1 ist ein Lager 1 mit einer Oberschale 4 und einer Unterschale 3 dargestellt. Während die Unterschale 3 eine einteilige Glattschale ist, ist die Oberschale 4 zweigeteilt und besteht aus einer Lagerschalenanordnung 10 der Breite B1 mit zwei halbkreisförmigen Lagerschalenhälften 11 der Breite B2, die beabstandet zueinander angeordnet sind, so dass zwischen den beiden Lagerschalenhälften 11 ein Zwischenraum 12 gebildet wird, der im eingebauten Zustand zusammen mit dem Lagergehäuse einen Ölkanal 14 bildet. Dies wird im Zusammenhang mit der Figur 3 erläutert.
In der Figur 2 ist eine weitere Ausführungsform eines Lagers 1 dargestellt, wobei ebenfalls die Oberschale 4 zweigeteilt ausgeführt ist. Die Lagerschalenanordnung 10 wird aus zwei zueinander beabstandet angeordneten Lagerschalenhälften 11 ' gebildet, die an ihrem Außenrand jeweils ein Axiallagerteil 13 aufweisen. Solche Lager werden unter anderem als Kurbelwellenhauptlager 2 eingesetzt. Auch in diesem Beispiel besteht die Unterschale 3 aus einer einteiligen Glattschale.
Eine Unterschale, die zweigeteilt ist und aus zwei zueinander beabstandet angeordneten Lagerschalen besteht, kann in Kombination mit einer einzigen Oberschale in Massenausgleichsgetrieben ebenfalls zum Einsatz kommen.
In der Figur 3 ist ein Teilschnitt durch das in Figur 2 gezeigte Lager 1 dargestellt, wobei der Schnitt durch die Lagerschalenanordnung 10 verläuft. Zusätzlich ist das Lagergehäuse 20 eingezeichnet, das mittig eine Ölzuführung 21 aufweist. Diese Ölzuführung 21 mündet in den Zwischenraum 12 zwischen den beiden Lagerschalenhälften 11', der damit einen Ölkanal 14 bildet. Die gesamte Lagerschalendicke LD steht für den Ölkanal 14 zur Verfügung.
Die Figur 3 steht stellvertretend für ein Kurbelwellenhauptlager 2, wobei das Lagergehäuse 20 durch ein Pleuel gebildet wird. Die Lageraufnahme 22 ist in diesem Beispiel das große Pleuelauge.
Die Figur 3 steht auch stellvertretend für ein
Massenausgleichsgetriebelager, wobei in diesem Fall die Unterschale durch zwei in axialer Richtung nebeneinander angeordneten Lagerschalenhälften gebildet ist.
In der Figur 4 ist in perspektivischer Darstellung eine Lagerschalenhälfte mit Axiallagerteil 13 dargestellt. Jede Teilfläche 16 der halbkreisförmigen Lagerschalenhälfte 11 ' besitzt einen Haltenocken 15, der gegenüber der Außenumfangsfläche vorsteht.
In der nachfolgenden Tabelle sind für verschiedene Lagerschalendurchmesser die Breite B2 und das Verhältnis V = D/B2 für die Lagerschalenhälften angegeben, wobei D den Lagerschalenaußendurchmesser bezeichnet. Zusätzlich sind die dazugehörigen Breiten Bi der Lagerschalenanordnung aufgeführt. Bi beinhaltet daher auch die Breite B4 des Ölkanals.
Tabelle
Bezugszeichen
Lager
Kurbelwellenhauptlager erste Lagerschale zweite Lagerschale
Lagerschalenanordnung ,11' halbkreisförmige Lagerschalenhälfte
Zwischenraum
Axiallagerteil
Ölkanal
Haltenocken
Teilfläche
Lagergehäuse
Ölzuführung
Lageraufnahme