WO2007031160A1 - Bearing arrangement - Google Patents

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WO2007031160A1
WO2007031160A1 PCT/EP2006/007948 EP2006007948W WO2007031160A1 WO 2007031160 A1 WO2007031160 A1 WO 2007031160A1 EP 2006007948 W EP2006007948 W EP 2006007948W WO 2007031160 A1 WO2007031160 A1 WO 2007031160A1
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bearing
connecting rod
cover layer
crankshaft
layer
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PCT/EP2006/007948
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Inventor
Sergio Stefano Guerreiro
Original Assignee
Thyssenkrupp Automotive Ag
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    • F16C2223/30Coating surfaces
    • F16C2223/60Coating surfaces by vapour deposition, e.g. PVD, CVD

Definitions

  • the invention relates to a bearing of a connecting rod on a crankshaft in the form of a connecting rod-stroke bearing or a piston pin in a connecting rod in the form of a piston pin receiving the piston bearing. Furthermore, the invention relates to a bearing of a crankshaft in a bearing shell of an engine block in the form of a crankshaft main bearing.
  • DE 197 00 339 C2 The teaching of DE 197 00 339 C2 is directed to the fact that care must be taken when introducing the lubricating oil pockets in the bearing surface on a specific, tailored to the operating viscosity of the lubricating oil sizing of the oil pockets. Only if the dimensions specified in DE 197 00 339 C2 are adhered to, it is ensured that the lubricating oil pockets completely fill with lubricant, so that in conjunction with the except for the sliding surface In operation, a hydrodynamic pressure can build up on all sides connected, tight pocket compared to the smooth surface over the sliding partner and thus surprisingly a contribution to the carrying component can be delivered by the lubricating oil bag.
  • the bearing has at least one carrier layer and a sliding layer which is formed by a plain bearing coating applied to the carrier layer.
  • a plain bearing coating applied to the carrier layer.
  • the aim of the DE 101 32 632 C1 underlying invention is to achieve a precise fine tuning of the oscillating masses of the connecting rod-piston system. This is achieved by reworking the conrod-bearing combination in the manner in the region of the small connecting-rod eye, that material is removed from a mass that corresponds to the deviation of the oscillating mass of the connecting rod-piston combination from a predetermined oscillating mass.
  • the small connecting rod has a multi-layer bearing-forming plain bearing layer, so this serves in addition to their storage properties to To provide the material available, which is needed for a targeted material removal in the region of the small connecting rod for fine tuning of the oscillating masses.
  • the sliding layer forms the inner contour of the bearing and thus the piston pin facing surface of the bearing on which the lubricant film is formed.
  • the strength of the bearing which essentially derives from the carrier layer, is reduced only slightly. From DE 101 32 632 C1, it is also known that a resulting material removal recess in the overlay can be used as a reservoir for the liquid lubricant used.
  • DE 196 12 109 C1 describes a bearing component which can be used as a slide bearing component with a tribologically stressable surface.
  • This bearing component consists of a metal-matrix-composite material whose matrix is formed by an aluminum alloy reinforced with SiC particles.
  • the tribologically stressable surface is the surface of an anodization layer.
  • This anodic oxide includes pits and pores, which can be filled with liquid or pasty sen lubricants such as oil or grease or solid lubricants such as PTFE, graphite, MOS 2 or equivalent. This should give the bearing component excellent sliding and emergency running properties.
  • the depressions and pores thus serve as lubricant depots.
  • bearing pairings between the crank pin of a crankshaft and a bearing shell and between the large connecting rod of a connecting rod and a bearing shell and between the small connecting rod of a connecting rod and a bushing for receiving the piston pin are known.
  • the bearing shell or the bushing can, in an exemplary embodiment, be welded to both its inner and outer surfaces. provided with a three-layer surface coating, wherein the outer layer is a W-DLC layer, the middle layer is a chromium layer and the inner layer is a nickel layer.
  • Such a construction of the sliding bearing pairing is complicated and requires the use of bearing shells and bushes as additional components, which are additionally required in addition to the crankshaft and the connecting rod.
  • the invention has for its object to provide a pair of bearings according to the preamble of claim 1, which is simple and in which an additional bearing element in the form of a separate bearing shell in the case of the connecting rod-stroke bearing or the crankshaft main bearing and in the form of a socket in the case of Storage of the piston pin in the small connecting rod eye of a connecting rod can be dispensed with.
  • the invention is further based on the object, a method for introducing pores / depressions, which serve to receive a dry lubricant, indicate in the mutually facing, a bearing combination according to the invention forming O bervid.
  • the invention is based on the finding that it is possible to dispense with a separate bearing shell in the case of bearing pair "crank pin / large connecting rod eye” or “crankshaft main bearing / bearing block of the motor housing” if one of the bearing bodies provided with a surface coating possessing dry lubrication properties with the surface coating tion comprises a base layer made of a metal alloy and an outer, dry lubricating properties possessing cover layer, and in that the cover layer facing surface of the other bearing body has pore-like depressions, in the abrasion-released material of the cover layer is storable.
  • the pore-like depressions are introduced directly into the surface of the bearing body facing the cover layer.
  • the depressions or pores are used to absorb abrasion-released Dech Anlagen Kunststoffstoff with dry lubrication properties. An adequate supply of the bearing combination with dry lubricant is thus ensured.
  • the bearing can be designed in such a way that it is a dry plain bearing in which lubrication takes place exclusively through the dry lubricant.
  • an additional liquid lubricant such as oil can then be waived.
  • a liquid lubricant may also be used. If an additional liquid lubricant is used, the depressions / pores cause a hydrodynamic pressure to form between the mutually facing surfaces of the bearing bodies, as long as these surfaces move relative to one another at a sufficient relative speed. As a result, the lubrication can be further improved. However, even if the relative velocity of the surfaces moving towards one another is not sufficiently high for the formation of a hydrodynamic pressure, the recesses / pores in each case bring about an improved lubrication and lubricant supply of the bearing surfaces.
  • the bearing pair forming component surfaces are arranged directly adjacent to each other, ie without a separate bearing shell or bearing bush is provided between the component surfaces.
  • a separate bearing shell or bearing bush is provided between the component surfaces.
  • abrasion of the cover layer material occurs in every case and deposition of this cover layer material released by abrasion in the recesses / pores in the surface of the other bearing body, which faces the cover layer.
  • a dry lubrication without liquid lubricant an adequate supply of lubricant to the bearing is ensured by the cover layer material acting as a dry lubricant.
  • a liquid lubricant for example, oil
  • a sufficiently large relative movement between the bearing surfaces results in the formation of hydrodynamic lubrication between the bearing surfaces immediately adjacent to one another. If the relative speed of the bearing surfaces to one another is not sufficiently high for the formation of a hydrodynamic pressure, better lubrication of the bearing through the pores / depressions is achieved in each case.
  • the pores / recesses may prove useful to provide the pores / recesses not only in the component surface of the pair of bearings assigned to the cover layer, but also to provide the surface of the cover layer itself with recesses / pores. In this way, a more uniform distribution of the cover layer material and / or the liquid lubricant over the entire bearing surface can be achieved.
  • the recesses / pores are provided in the surface of the bearing surface of the second bearing body and the surface coating is provided only on the bearing seat of the first bearing body.
  • the conditions are exactly the opposite. As already stated above, it is in According to a further embodiment of the invention, it is also possible to provide the bearing surfaces of both bearing bodies of a bearing pair with depressions / pores.
  • the depressions / pores can advantageously be introduced by means of a blasting process.
  • a blasting process particularly suitable for this purpose is a laser-beam method or an abrasive blasting method in which small solid particles impinge on the surfaces to be treated at high speed, so that plastic deformation and / or abrasive wear of the treated surfaces occurs due to the impact of the solid particles.
  • other methods for introducing the pores / depressions in the surfaces are conceivable.
  • electroerosion, chemical etching, expansion tools i.e., tools which, by means of expansive force, locally depress the surface to be treated to produce impressions and depressions / pores).
  • the first bearing body is designed as a crankpin of the crankshaft, on which the large connecting rod eye of the connecting rod is directly mounted.
  • the storage according to the invention designed as a piston bearing, i. that is, as a bearing for a piston of an internal combustion engine on a connecting rod
  • the first bearing body is formed as a piston pin, which in the small connecting rod eye of the connecting rod directly, i. without interposing a bearing bush is stored.
  • the piston pin is in this case connected to the piston, so that the piston is mounted on the piston pin in the small connecting rod eye of the connecting rod.
  • the invention provides that in the annular side surfaces of the connecting rod forming connecting rod portions and / or in the installed state of the connecting rod these annular side surfaces facing surface areas of the crankshaft are provided with depressions / pores. These serve in this case to receive a liquid lubricant, such as oil.
  • a liquid lubricant such as oil.
  • the internal combustion engine form the annular side surfaces of the conrod-forming connecting rod and the annular side surfaces facing surface areas of the crankshaft namely a friction pair, so that a low-wear hydrodynamic lubrication or at least improved lubrication of these facing surfaces reduces wear and thus extends the life.
  • annular side surfaces of the conrod-forming connecting rod sections and / or in the installed state of the connecting rod these annular side surfaces facing surface areas of the crankshaft with depressions / pores.
  • it must then be ensured that at least the surface areas of the other bearing partner assigned to the depressions / pores are coated with a surface coating with dry lubrication properties.
  • the annular side surfaces of the conrod portions forming the connecting rod and the surface areas of the crankshaft facing these annular side surfaces form a dry friction pairing (dry tribological system).
  • the bearing combination according to the invention relates to the main bearing of a crankshaft, in which the bearing journals and the other main bearing portions of the crankshaft are mounted in bearing blocks of the engine block
  • the surface coating according to the invention is preferably provided on the bearing journal and the main bearing portions of the crankshaft, while the recesses / pores for receiving of the cover layer material released by abrasion is formed in the bearing journals / main bearing sections associated bearing surfaces of the bearing blocks of the motor housing. It is understood that a pair of bearings according to the invention can advantageously be provided at all three points at the same time, namely both on the main bearings and on the connecting rod crank bearings and on the piston bearings.
  • the invention also relates to a crankshaft with bearing journals and main bearing sections for the crankshaft main bearings and with crank pins for the connecting rod crank bearings, wherein at least one bearing journal and / or main bearing section and / or at least one crank journal has a surface coating with dry lubrication properties comprising a base layer comprising a metal alloy and an outer, dry lubrication possessing cover layer.
  • a crankshaft prepared in this way is therefore likewise included in the concept of the invention because the crankshaft prepared in this way already has all the features of the coated bearing body which are necessary for forming a bearing pair according to the invention.
  • the invention is also directed to a connecting rod with a large and a small connecting rod eye, wherein the surfaces of the inner walls of the large and / or small connecting rod eye pore-like depressions for receiving abrasively released cover layer material with dry lubrication properties of the top layer of the surface coating have the Hubzapfens or the piston pin other bearing partner.
  • a connecting rod prepared in this way already contains the necessary features that are required to form a pair of bearings according to the invention between the connecting rods and the other bearing body (crank pin or piston pin).
  • a surface coating according to the invention different coating methods can be used. Suitable is, for example, the PVD process (Physical Vapor Deposition) or the CVD process (Chemical Vapor Deposition). Variants of these methods, such as the PACVD method (Plasma Assisted CVD) are suitable coating methods for the Apply the surface coating.
  • the abovementioned coating methods thin layers with a thickness in the micrometer range can be applied to the carrier surfaces.
  • the thin film may also be applied by thermal spraying methods, such as the HVOF method (High Velocity Oxigen Fuel) or the APS method (Athmospheric Plasma Spray).
  • thermal spray coatings meet the tribological stresses of storage and make it possible to dispense with additional bearing elements.
  • the thin films deposited by the aforementioned thermal spray processes have a different microstructure than the thin films deposited by PVD or CVD processes.
  • the deposited by PVD and CVD coating processes layers usually have a very dense microstructure and high hardness.
  • part of the cover layer material is transferred to the other storage partner by friction and abrasion in the invention. Since the other storage partner has pore-like depressions in its surface, the cover layer material is stored in these pores / wells, so that the pores / wells always maintain a certain amount of dry lubricant for the lubrication of the storage.
  • the surface coating is formed by a DLC layer, a transfer of a carbon content of the cover layer into the pores / recesses of the texture of the other storage partner takes place.
  • On the surface-coated bearing body remains a certain amount of carbon.
  • a so-called "interlayer layer” is formed, which has carbon embedded in the tungsten carbide layer (WC layer), chromium nitride layer (CrN layer) or a metal alloy, in particular a chromium-based alloy, in the base layer a significant reduction of Friction and an improved tribological system with excellent sliding properties and low wear.
  • the base layer may, as mentioned above, be formed as a WC layer, CrN layer or as a metal alloy.
  • the metal alloys used are preferably chromium-based alloys of the type (Cr x : M y ) N.
  • the atomic proportion of chromium is more than 50%.
  • Aluminuim (AI) can be used particularly advantageously as the metal element M.
  • the nitrogen (N) is present as nitrogen dissolved in the metal lattice / embedded nitrogen.
  • the transfer of the cover layer material from the surface layer of the surface coating into the pores / recesses in the surface of the storage partner results in a reduction of the friction between the relatively moving bearing surfaces and an improved lubrication due to the incorporation of dry lubricant elements.
  • the dry lubricating elements are e.g. an alloy, the dry lubrication effect of these elements can be optimally utilized with the invention.
  • the lower friction coefficient between the mutually moved bearing surfaces leads to less wear of these surfaces.
  • the method according to the invention differs very clearly from the impressions of lubricating oil pockets known from the prior art (DE 197 00 339 C2). Also, the inventive method completely different from the known from DE 101 32 632 C1 method for the targeted removal of material of a certain mass a plain bearing coating for the purpose of fine-tuning the oscillating masses.
  • a treatment method which is preferably designed as a blasting method and in particular as an abrasive blasting method working with solid particles, firstly peaks and depressions are formed on the treated surface. Subsequently, the treated surface of a material-removing machining is subjected such that the tips are partially removed and the recesses partially retained. In this way, a continuous smooth and supporting surface is formed, which forms the actual storage area. In this smooth and supporting surface, the remaining wells, which are not connected to each other, arranged distributed and form the pore-like depressions for receiving exposed by abrasion cover layer material of the outer layer and possibly additionally used liquid lubricant.
  • the inventive method is less expensive and less expensive than the known from the prior art Ein josgeclar according to DE 197 00 339 C2 in terms of processing costs and tool costs.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the arrangement of crankshaft, connecting rod and
  • FIG. 3 shows a connecting rod with prepared in accordance with the invention annular side surfaces of the connecting rod forming connecting rod sections in side view
  • Fig. 4 shows a crankshaft with prepared in accordance with the invention crank pin, journals and main bearing sections
  • 5 is an enlarged view of a provided according to the invention with pores / wells bearing body to illustrate the surface details
  • Fig. 6 is a prepared for storage according to the invention bearing shell of a crankshaft main bearing in the radial half section.
  • FIG. 7 is a sectional view of the detail X of Fig. 4th
  • FIG. 1 an arrangement of the crankshaft K, connecting rod P and piston KO is shown schematically in side view. It can be seen that the connecting rod P is mounted on a crank pin H of the crankshaft K. At the end of the connecting rod P opposite the crank pin H, a piston pin B is mounted in the invisible piston rod eye concealed by the piston KO, which is connected to the piston KO.
  • the invention relates to several bearing pairings of the arrangement shown in Fig. 1, namely on the one bearing on the large connecting rod of the connecting rod P on the crank pin H of the crankshaft K 1 on the other to the bearing of the piston pin B in the small connecting rod eye of the connecting rod P and Also to the bearing not shown in Fig. 1 of the bearing pin 8 and the main bearing portions HP, 15 of the crankshaft K in corresponding bearing blocks, not shown, of the engine block.
  • a connecting rod is shown in axial half section, in which the large connecting rod 4 a and the small connecting rod 4 b are provided according to the invention with pore-like recesses 7.
  • the large connecting rod eye 4a of the connecting rod P is mounted on a crankpin H of the crankshaft K, wherein the crankpin H has a surface coating applied by a coating method.
  • the material of the cover layer of this surface coating rubs off during operation, so that it is released.
  • the released cover layer material then settles in the cavities of the individual pouches. Ren / recesses 7, so that it always holds a certain amount of top layer material, which has dry lubrication properties. In this way it is ensured that the storage is always supplied with a sufficient amount of dry lubricant.
  • a hydrodynamic pressure and / or improved lubrication forms between the crankpin H and the inner wall 5a of the connecting rod 4a or between the main bearing sections HP and the associated bearing shells 9 of the engine block Lubricating and low-wear bearing of the connecting rod P on the crank pin H of the crankshaft K ensures. It is understood that a corresponding hydrodynamic pressure only occurs when there is a sufficient relative speed of the mutually moving bearing surfaces.
  • the pores / depressions 7 according to the invention are also introduced into the surface of the inner wall 5b in the small connecting rod eye 4b.
  • a piston pin B (not shown in FIG. 2) is mounted directly in the installed state.
  • the surface of the piston pin B is provided with the surface coating according to the invention.
  • the deposition of cover layer material of this surface coating in the pores / recesses 7 of the inner wall 5b of the small connecting rod 4b takes place in the same manner as described above. Again, the dry lubricating properties of the coating material are exploited.
  • the bearing of the piston pin B in the small connecting rod 4b can also be lubricated in addition to the surface coating with dry lubrication properties by a liquid lubricant, which is supplied in a conventional manner to this bearing.
  • a liquid lubricant supplied in a conventional manner to this bearing. In the operating state is formed - if there is a sufficient speed of the relative movement of the mutually moving bearing surfaces - between the inner wall 5b of the small connecting rod 4b and the outer surface of the piston pin B also a hydrodynamic pressure, for a safe and low-wear bearing of the piston pin B in the small connecting rod 4b ensures.
  • connecting rod is shown in side view. It can be seen that on the annular side surfaces 4c, 4e of the connecting rod eyes 4a, 4b forming Pleuelab bainauere pore-like recesses 7 are incorporated for receiving exposed by abrasion cover layer material of the surface coating and / or a liquid lubricant. In the same way, the pores / depressions 7 are also introduced at the rear, invisible annular side surfaces 4d and 4f of the connecting rod eyes 4a, 4b forming connecting rod sections. In the installed state of the connecting rod these annular side surfaces 4c, 4d, 4e, 4f assigned to certain surface areas of the crankshaft and form a friction pairing with these.
  • crankshaft are preferably likewise coated with a surface coating according to the invention, so that the cover layer material released by abrasion can deposit in these pores / depressions 7.
  • a dry lubrication is achieved by the thin-film material at the annular side surfaces 4c, 4d, 4e, 4f, 4e, 4f of the connecting rod eyes 4a, 4b and thus ensures a safe and low-wear lubrication of this friction pairing.
  • an improvement of the lubrication by the use of an additional liquid lubricant, such as oil, can also be achieved here.
  • a hydrodynamic pressure can be formed in the presence of a sufficient relative speed of the mutually moving bearing surfaces, which ensures reliable lubrication of the friction pairing.
  • the wear can be further reduced in this area and the service life can be further increased.
  • the lubrication of the friction pair is improved, ie even if no hydrodynamic pressure is formed.
  • crankshaft K is shown in side view.
  • the crankshaft K has bearing journals 8 with a surface 8a.
  • the bearing pins 8 and the main bearing portions 15 of the crankshaft K are mounted in the installed state in bearing blocks 9 (FIG. 6), not shown, of the engine block and form the main bearings of the crankshaft.
  • the crankshaft K shown in FIG. 4 is prepared for the inventive bearing in such a way that the surface 8a of the bearing pin 8 and the surfaces 15a of the main bearing portions 15 are coated with a surface coating according to the invention. These surface coatings are schematically indicated in FIG. 4 by a hatching of the corresponding surface regions.
  • crank pin H serving as a bearing body 1 for the large connecting rod eyes of a connecting rod P Hubzapfen H are also shown, wherein the surfaces of the crank pin H are provided with the surface coating according to the invention (hatched area).
  • Fig. 4 only two crank pins are representative of all crank pins provided with the reference numeral H of the crankshaft K and the surface coatings are only indicated in relation to these crank pins.
  • the surface areas of the crankshaft K, which in the installed state are associated with the annular side surfaces 4c, 4d, 4e, 4f of the connecting rod sections 4a, 4b, can also be provided with the surface coating according to the invention (not visible in FIG. 4 because of the side view) to ensure between the annular side surfaces 4c, 4d, 4e, 4f and the associated surface areas of the crankshaft K an improved, safe and low-wear lubrication of this friction pair.
  • the pores / recesses 7 are introduced, for example, in the inner surface of the large connecting rod of a connecting rod P according to the invention.
  • the inner surface is treated with a suitable treatment method, e.g. a blasting process, in particular a working with solid particles abrasive blasting process.
  • a suitable treatment method e.g. a blasting process, in particular a working with solid particles abrasive blasting process.
  • solid particles are irradiated onto the inner surface of the connecting rod eye with a large impact velocity, so that a plastic deformation of the material and / or an abrasive wear takes place with the formation of tips 12 and depressions 13.
  • the treated surface is subjected to a material-removing treatment, such as, for example, turning, milling or grinding or a combination of these processing methods.
  • a material-removing treatment such as, for example, turning, milling or grinding or a combination of these processing methods.
  • the tips 12 are partially removed and the recesses 13 are partially retained, so that a continuous smooth and supporting surface 14 is formed (see the lower illustration in Fig. 5).
  • This smoothing and supporting surface 14 serves as a ger Structure that forms a bearing combination according to the invention with the coated surface of the crank pin H of a crankshaft.
  • the remaining after the material processing in the remaining surface recesses 13 form the pores / recesses 7, which serve to receive the liberated by abrasion dry lubricant / outer layer material of the surface coating.
  • Fig. 6 shows a half-shell-shaped bearing block 9 of an engine block, not shown, with an inner wall 9a in the radial half section. On the circumferential inner wall 9a, the non-interconnected pores / recesses 7 are arranged distributed.
  • the bearing block 9 which is fixedly connected to the engine block of an internal combustion engine and in particular integrally formed therewith, the bearing pin 8 and the other main bearing portions 15 of the crankshaft K are stored, so that bearing combination according to the invention is formed in the form of a crankshaft main bearing.
  • the bearing journals 8 and / or the main bearing sections 15 of the crankshaft K are coated with a surface coating according to the invention with dry lubricating properties.
  • FIG. 7 shows a sectional view of the detail marked "X" in FIG. 4.
  • This figure merely serves to clarify the layer structure of the surface coating according to the invention, which is designed here as a DLC layer (diamond-like carbon layer).
  • the base material G of the crankshaft, or more precisely of the crankshaft crankpin H, is applied with the surface coating consisting of the base layer 20 and the outer cover layer 30 arranged thereon
  • the base layer 20 consists of a metal-based alloy, preferably of a chromium-based alloy
  • the carbon of this cover layer 30 has very good dry lubrication properties
  • the material of this cover layer 30 is released according to the invention by abrasion and embedded in the pores / depressions of the bearing surface facing this cover layer. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

The invention relates to a bearing pair having a first (1) and a second bearing body (2), wherein the first bearing body (1) is formed as a bearing seat of a crankshaft or as a piston pin which is to be mounted in a small connecting-rod eye of a connecting rod, and the second bearing body (2) is formed as a connecting-rod eye or bearing block of an engine housing, which connecting-rod eye or bearing block forms a plain bearing together with the first bearing body (1), wherein one of the bearing bodies (1, 2) has a surface coating with dry-lubricating properties, which surface coating comprises a base layer (20) made from a metal, a metal carbide or a metal alloy, and an outer covering layer (30) which has dry-lubricating properties, and wherein that surface of the other bearing body (2, 1) which faces towards the covering layer (30) has pore-like depressions (5) in which material of the covering layer (30) which has been released by abrasion can accumulate.

Description

Lagerungstorage
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Lagerung eines Pleuels auf einer Kurbelwelle in Form eines Pleuel-Hublagers oder eines Kolbenbolzens in einem Pleuelauge in Form eines den Kolbenbolzen aufnehmenden Kolbenlagers. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Lagerung einer Kurbelwelle in einer Lagerschale eines Motorblocks in Form eines Kurbelwellen-Hauptlagers.The invention relates to a bearing of a connecting rod on a crankshaft in the form of a connecting rod-stroke bearing or a piston pin in a connecting rod in the form of a piston pin receiving the piston bearing. Furthermore, the invention relates to a bearing of a crankshaft in a bearing shell of an engine block in the form of a crankshaft main bearing.
Für die Lagerung von Kurbelwellen in den Kurbelwellen-Hauptlagern und von Pleuelstangen auf der Kurbelwelle ist es aus dem Stand der Technik (DE 197 00 339 C2) bekannt, so genannte Haupt- oder Pleuellagerelemente in Form von Lagerschalen einzusetzen, die als separate Bauteile zwischen die Kurbelwelle und die Hauptlagerschale bzw. zwischen die Kurbelwelle und das Pleuelauge eingelegt sind. Es ist aus der DE 197 00 339 C2 bekannt, dass es vorteilhaft ist, so genannte Schmieröltaschen in Form von Vertiefungen auf der eigentlichen Lagerfläche verteilt anzuordnen. Diese Schmieröltaschen sind als untereinander nicht verbundene Vertiefungen ausgebildet, wobei die Vertiefungen unterschiedliche Formen aufweisen können.For the storage of crankshafts in the main crankshaft bearings and connecting rods on the crankshaft, it is known from the prior art (DE 197 00 339 C2) to use so-called main or connecting rod bearing elements in the form of bearing shells, which are used as separate components between the Crankshaft and the main bearing shell or between the crankshaft and the connecting rod are inserted. It is known from DE 197 00 339 C2 that it is advantageous to arrange so-called lubricating oil pockets distributed in the form of depressions on the actual storage area. These oil pockets are formed as recesses not connected to each other, wherein the recesses may have different shapes.
Die Lehre der DE 197 00 339 C2 ist darauf gerichtet, dass bei der Einbringung der Schmieröltaschen in die Lagerfläche auf eine bestimmte, auf die Betriebsviskosität des Schmieröls abgestimmte Dimensionierung der Schmieröltaschen geachtet werden muss. Nur bei Einhaltung der in der DE 197 00 339 C2 angegebenen Dimensionierung sei es gewährleistet, dass sich die Schmieröltaschen vollständig mit Schmierstoff füllen, sodass sich in Verbindung mit der bis auf die Gleitfläche allseitig angeschlossenen, eng begrenzten Tasche im Betrieb ein hydrodynamischer Druck wie über der glatten Fläche gegenüber dem Gleitpartner aufbauen kann und somit durch die Schmieröltasche überraschend ein Beitrag zum Traganteil geliefert werden könne.The teaching of DE 197 00 339 C2 is directed to the fact that care must be taken when introducing the lubricating oil pockets in the bearing surface on a specific, tailored to the operating viscosity of the lubricating oil sizing of the oil pockets. Only if the dimensions specified in DE 197 00 339 C2 are adhered to, it is ensured that the lubricating oil pockets completely fill with lubricant, so that in conjunction with the except for the sliding surface In operation, a hydrodynamic pressure can build up on all sides connected, tight pocket compared to the smooth surface over the sliding partner and thus surprisingly a contribution to the carrying component can be delivered by the lubricating oil bag.
Gemäß DE 197 00 339 C2 ist vorgesehen, dass die Schmieröltaschen in den Lagerwerkstoff eingeprägt werden.According to DE 197 00 339 C2 it is provided that the lubricating oil pockets are embossed in the bearing material.
Nachteilig an den aus der DE 197 00 339 C2 bekannten Lagerungen ist, dass für diese Lagerung ein separates Lagerelement in Form einer Lagerschale notwendig ist. Ein derartiges zusätzliches Bauteil bringt erhöhte Kosten mit sich und erfordert die Bereitstellung zusätzlichen Bauraums.A disadvantage of the known from DE 197 00 339 C2 bearings that for this storage a separate bearing element in the form of a bearing shell is necessary. Such an additional component brings increased costs and requires the provision of additional space.
Aus der DE 101 32 632 C1 ist eine an dem kleinen Pleuelauge eines Pleuels angeordnete Pleuel-Lager-Kombination mit einem mehrschichtigen Lager bekannt. In einer Ausführungsform der Erfindung weist das Lager mindestens eine Trägerschicht und eine Gleitschicht auf, die durch eine auf die Trägerschicht aufgebrachte Gleitlagerbeschichtung gebildet ist. In dieser Druckschrift sind keine näheren Angaben enthalten zu dem die Gleitlagerbeschichtung bildenden Werkstoff oder zu dem Verfahren, mit dem die Gleitlagerbeschichtung auf die Trägerschicht aufgebracht werden kann.From DE 101 32 632 C1 arranged on the small connecting rod eye of a connecting rod connecting rod bearing combination with a multilayer bearing is known. In one embodiment of the invention, the bearing has at least one carrier layer and a sliding layer which is formed by a plain bearing coating applied to the carrier layer. In this document, no further details are included to the material forming the sliding bearing coating or to the method by which the sliding bearing coating can be applied to the carrier layer.
Ziel der der DE 101 32 632 C1 zugrunde liegenden Erfindung ist es, eine präzise Feinabstimmung der oszillierenden Massen des Pleuel-Kolben-Systems zu erreichen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Pleuel-Lager-Kombination in der Art im Bereich des kleinen Pleuelauges nachbearbeitet wird, dass Material von einer Masse entfernt wird, die der Abweichung der oszillierenden Masse der Pleuel- Kolben-Kombination von einer vorgegebenen oszillierenden Masse entspricht. Soweit nach der voranstehend genannten Ausführungsform der Erfindung zu diesem Zweck das kleine Pleuelauge eine das mehrschichtige Lager bildende Gleitlagerschicht aufweist, so dient diese neben ihren Lagerungseigenschaften dazu, das Material zur Verfügung zu stellen, welches für eine gezielte Materialentfernung im Bereich des kleinen Pleuelauges zur Feinabstimmung der oszillierenden Massen benötigt wird.The aim of the DE 101 32 632 C1 underlying invention is to achieve a precise fine tuning of the oscillating masses of the connecting rod-piston system. This is achieved by reworking the conrod-bearing combination in the manner in the region of the small connecting-rod eye, that material is removed from a mass that corresponds to the deviation of the oscillating mass of the connecting rod-piston combination from a predetermined oscillating mass. As far as according to the above-mentioned embodiment of the invention for this purpose, the small connecting rod has a multi-layer bearing-forming plain bearing layer, so this serves in addition to their storage properties to To provide the material available, which is needed for a targeted material removal in the region of the small connecting rod for fine tuning of the oscillating masses.
Konkret ist in der DE 101 32 632 C1 beschrieben, dass die Gleitschicht die Innenkontur des Lagers und somit die dem Kolbenbolzen zugewandte Fläche des Lagers bildet, auf der sich der Schmierstofffilm ausbildet. Durch Entfernung von Material aus der Gleitschicht des Lagers zum Zwecke der Feinabstimmung der oszillierenden Massen wird die Festigkeit des Lagers, die sich im Wesentlichen aus der Trägerschicht herleitet, nur geringfügig reduziert. Aus der DE 101 32 632 C1 ist es ferner bekannt, dass eine durch Materialabtrag entstandene Ausnehmung in der Gleitschicht als Reservoir für den eingesetzten flüssigen Schmierstoff verwendet werden kann.Specifically described in DE 101 32 632 C1, that the sliding layer forms the inner contour of the bearing and thus the piston pin facing surface of the bearing on which the lubricant film is formed. By removing material from the sliding layer of the bearing for the purpose of fine tuning the oscillating masses, the strength of the bearing, which essentially derives from the carrier layer, is reduced only slightly. From DE 101 32 632 C1, it is also known that a resulting material removal recess in the overlay can be used as a reservoir for the liquid lubricant used.
In der DE 196 12 109 C1 ist ein als Gleitlagerbauteil verwendbares Lagerbauteil mit einer tribologisch beanspruchbaren Fläche beschrieben. Dieses Lagerbauteil besteht aus einem Metall-Matrix-Composit-Werkstoff, dessen Matrix durch eine Aluminiumlegierung gebildet ist, die mit SiC-Partikeln verstärkt ist. Dabei ist die tribologisch beanspruchbare Fläche die Oberfläche einer Anodisierschicht. Diese Anodisierschicht weist Vertiefungen und Poren auf, die mit flüssigen oder pastö- sen Schmiermitteln wie Öl oder Fett oder mit Trockenschmiermitteln wie PTFE, Graphit, MOS2 oder Vergleichbarem gefüllt werden können. Dadurch soll das Lagerbauteil hervorragende Gleit- und Notlaufeigenschaften erhalten. Die Vertiefungen und Poren dienen dabei also als Schmierstoffdepots.DE 196 12 109 C1 describes a bearing component which can be used as a slide bearing component with a tribologically stressable surface. This bearing component consists of a metal-matrix-composite material whose matrix is formed by an aluminum alloy reinforced with SiC particles. The tribologically stressable surface is the surface of an anodization layer. This anodic oxide includes pits and pores, which can be filled with liquid or pasty sen lubricants such as oil or grease or solid lubricants such as PTFE, graphite, MOS 2 or equivalent. This should give the bearing component excellent sliding and emergency running properties. The depressions and pores thus serve as lubricant depots.
Aus der JP 2004076756 A sind Lagerpaarungen zwischen dem Hubzapfen einer Kurbelwelle und einer Lagerschale und zwischen dem großen Pleuelauge einer Pleuelstange und einer Lagerschale sowie zwischen dem kleinen Pleuelauge einer Pleuelstange und einer Buchse zur Aufnahme des Kolbenbolzens bekannt. Bei diesen Lagerpaarungen kann in einem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Lagerschale bzw. die Buchse sowohl an ihrer Innen- als auch an ihrer Außenflä- che mit einer dreilagigen Oberflächenbeschichtung versehen, wobei die äußere Lage eine W-DLC-Schicht, die mittlere Lage eine Chromschicht und die innere Lage eine Nickelschicht ist. Ein derartiger Aufbau der Gleitlagerpaarung ist aufwendig und erfordert zwingend die Verwendung von Lagerschalen und Buchsen als zusätzliche Bauteile, die neben der Kurbelwelle und der Pleuelstange zusätzlich erforderlich sind.From JP 2004076756 A bearing pairings between the crank pin of a crankshaft and a bearing shell and between the large connecting rod of a connecting rod and a bearing shell and between the small connecting rod of a connecting rod and a bushing for receiving the piston pin are known. In these bearing pairings, the bearing shell or the bushing can, in an exemplary embodiment, be welded to both its inner and outer surfaces. provided with a three-layer surface coating, wherein the outer layer is a W-DLC layer, the middle layer is a chromium layer and the inner layer is a nickel layer. Such a construction of the sliding bearing pairing is complicated and requires the use of bearing shells and bushes as additional components, which are additionally required in addition to the crankshaft and the connecting rod.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerpaarung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorzuschlagen, die einfach aufgebaut ist und bei der auf ein zusätzliches Lagerelement in Form einer separaten Lagerschale im Fall des Pleuel-Hublagers oder des Kurbelwellenhauptlagers und in Form einer Buchse im Fall der Lagerung des Kolbenbolzens im kleinen Pleuelauge einer Pleuelstange verzichtet werden kann.The invention has for its object to provide a pair of bearings according to the preamble of claim 1, which is simple and in which an additional bearing element in the form of a separate bearing shell in the case of the connecting rod-stroke bearing or the crankshaft main bearing and in the form of a socket in the case of Storage of the piston pin in the small connecting rod eye of a connecting rod can be dispensed with.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einbringen von Poren/Vertiefungen, die zur Aufnahme eines Trockenschmierstoffes dienen, in die einander zugewandten, eine erfindungsgemäße Lagerpaarung bildenden O- berflächen anzugeben.The invention is further based on the object, a method for introducing pores / depressions, which serve to receive a dry lubricant, indicate in the mutually facing, a bearing combination according to the invention forming O berflächen.
Hinsichtlich der Lagerpaarung wird die Aufgabe gelöst durch eine Lagerpaarung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.With regard to the bearing pairing, the object is achieved by a bearing pairing with the features of claim 1. Advantageous further developments are specified in the subclaims.
Im Hinblick auf das Verfahren wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 14.With regard to the method, the object underlying the invention is achieved by a method according to claim 14.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es möglich ist, im Fall der Lagerpaarung „Hubzapfen/großes Pleuelauge" bzw. „Kurbelwellenhauptla- ger/Lagerbock des Motorgehäuses" auf eine separate Lagerschale zu verzichten, wenn einer der Lagerkörper mit einer Trockenschmierungseigenschaften besitzenden Oberflächenbeschichtung versehen wird, wobei die Oberflächenbeschich- tung eine Basisschicht aus einer Metall-Legierung und eine äußere, Trocken- schmierungseigenschaften besitzende Deckschicht umfasst, und dass die der Deckschicht zugewandte Oberfläche des anderen Lagerkörpers porenartige Vertiefungen aufweist, in die durch Abrieb freigesetztes Material der Deckschicht einlagerbar ist.The invention is based on the finding that it is possible to dispense with a separate bearing shell in the case of bearing pair "crank pin / large connecting rod eye" or "crankshaft main bearing / bearing block of the motor housing" if one of the bearing bodies provided with a surface coating possessing dry lubrication properties with the surface coating tion comprises a base layer made of a metal alloy and an outer, dry lubricating properties possessing cover layer, and in that the cover layer facing surface of the other bearing body has pore-like depressions, in the abrasion-released material of the cover layer is storable.
Die porenartigen Vertiefungen werden unmittelbar in die der Deckschicht zugewandte Oberfläche des Lagerkörpers eingebracht. Die Vertiefungen oder Poren dienen zur Aufnahme von durch Abrieb freigesetztem Dechschichtwerkstoff mit Trockenschmierungseigenschaften. Eine ausreichende Versorgung der Lagerpaarung mit Trockenschmierstoff wird so sichergestellt.The pore-like depressions are introduced directly into the surface of the bearing body facing the cover layer. The depressions or pores are used to absorb abrasion-released Dechschichtwerkstoff with dry lubrication properties. An adequate supply of the bearing combination with dry lubricant is thus ensured.
Grundsätzlich kann die Lagerung so ausgelegt werden, dass es sich um ein trok- kenes Gleitlager handelt, bei dem die Schmierung ausschließlich durch den Trok- kenschmierstoff erfolgt. Auf ein zusätzliches flüssiges Schmiermittel wie Öl kann dann verzichtet werden kann. Jedoch kann zusätzlich zu dem Trockenschmierstoff der Deckschicht auch noch ein flüssiges Schmiermittel verwendet werden. Wird ein zusätzliches flüssiges Schmiermittel verwendet, so bewirken die Vertiefungen/Poren, dass sich ein hydrodynamischer Druck zwischen den einander zugewandten Oberflächen der Lagerkörper ausbildet, sofern diese Oberflächen sich mit einer ausreichenden relativen Geschwindigkeit zueinander bewegen. Dadurch kann die Schmierung weiter verbessert werden. Aber auch wenn die relative Geschwindigkeit der zueinander bewegten Oberflächen nicht ausreichend hoch ist für die Ausbildung eines hydrodynamischen Druckes, so bewirken die Vertiefun- ge/Poren in jedem Fall eine verbesserte Schmierung und Schmierstoffversorgung der Lagerflächen.In principle, the bearing can be designed in such a way that it is a dry plain bearing in which lubrication takes place exclusively through the dry lubricant. On an additional liquid lubricant such as oil can then be waived. However, in addition to the dry lubricant of the topcoat, a liquid lubricant may also be used. If an additional liquid lubricant is used, the depressions / pores cause a hydrodynamic pressure to form between the mutually facing surfaces of the bearing bodies, as long as these surfaces move relative to one another at a sufficient relative speed. As a result, the lubrication can be further improved. However, even if the relative velocity of the surfaces moving towards one another is not sufficiently high for the formation of a hydrodynamic pressure, the recesses / pores in each case bring about an improved lubrication and lubricant supply of the bearing surfaces.
Erfindungsgemäß sind die die Lagerpaarung bildenden Bauteiloberflächen unmittelbar benachbart zueinander angeordnet, d.h. ohne dass eine separate Lagerschale oder Lagerbuchse zwischen den Bauteiloberflächen vorgesehen ist. Mit der Erfindung kann also auf ein zusätzliches separates Lagerelement in Form einer Lagerschale oder Lagerbuchse vollständig verzichtet werden, wodurch eine Kostenersparnis erzielt wird.According to the invention, the bearing pair forming component surfaces are arranged directly adjacent to each other, ie without a separate bearing shell or bearing bush is provided between the component surfaces. With the invention can therefore be an additional separate bearing element in the form of a Bearing shell or bushing are completely eliminated, resulting in a cost savings.
Bei der Erfindung kommt es in jedem Fall zu einem Abrieb des Deckschichtwerkstoffes und zu einer Ablagerung dieses durch Abrieb freigesetzten Deckschichtwerkstoffes in den Vertiefungen/Poren in der Oberfläche des anderen Lagerkörpers, die der Deckschicht zugewandt ist. Hierdurch wird bereits im Falle einer ohne flüssiges Schmiermittel auskommenden Trockenschmierung eine stets ausreichende Schmiermittelversorgung der Lagerung durch den als Trockenschmiermittel wirkenden Deckschichtwerkstoff gewährleistet. Wird zusätzlich zu dem Dünnschichtwerkstoff ein flüssiges Schmiermittel verwendet (z.B. Öl), so kommt es bei einer ausreichend großen Relativbewegung zwischen den Lagerflächen zum Aufbau einer hydrodynamischen Schmierung zwischen den unmittelbar benachbart zueinander angeordneten Lagerflächen. Ist die Relativgeschwindigkeit der Lagerflächen zueinander nicht ausreichend hoch zur Ausbildung eines hydrodynamischen Druckes, so wird in jedem Fall eine bessere Schmierung der Lagerung durch die Poren/Vertiefungen erreicht.In the invention, abrasion of the cover layer material occurs in every case and deposition of this cover layer material released by abrasion in the recesses / pores in the surface of the other bearing body, which faces the cover layer. As a result, even in the case of a dry lubrication without liquid lubricant, an adequate supply of lubricant to the bearing is ensured by the cover layer material acting as a dry lubricant. If, in addition to the thin-film material, a liquid lubricant is used (for example, oil), a sufficiently large relative movement between the bearing surfaces results in the formation of hydrodynamic lubrication between the bearing surfaces immediately adjacent to one another. If the relative speed of the bearing surfaces to one another is not sufficiently high for the formation of a hydrodynamic pressure, better lubrication of the bearing through the pores / depressions is achieved in each case.
Es kann sich in bestimmten Fällen als sinnvoll erweisen, die Poren/Vertiefungen nicht nur in der der Deckschicht zugeordneten Bauteiloberfläche der Lagerpaarung vorzusehen, sondern auch die Oberfläche der Deckschicht selbst mit Vertiefungen/Poren zu versehen. Auf diese Weise kann eine gleichmäßigere Verteilung des Deckschichtwerkstoffs und/oder des flüssigen Schmiermittels über die gesamte Lageroberfläche erreicht werden.In certain cases, it may prove useful to provide the pores / recesses not only in the component surface of the pair of bearings assigned to the cover layer, but also to provide the surface of the cover layer itself with recesses / pores. In this way, a more uniform distribution of the cover layer material and / or the liquid lubricant over the entire bearing surface can be achieved.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Vertiefungen/Poren in der Oberfläche der Lagerfläche des zweiten Lagerkörpers vorgesehen und die Oberflächenbeschichtung ist nur auf dem Lagersitz des ersten Lagerkörpers vorgesehen. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Verhältnisse genau umgekehrt. Wie voranstehend bereits dargelegt, ist es in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auch möglich, die Lagerflächen beider Lagerkörper einer Lagerpaarung mit Vertiefungen/Poren zu versehen.According to a preferred embodiment of the invention, the recesses / pores are provided in the surface of the bearing surface of the second bearing body and the surface coating is provided only on the bearing seat of the first bearing body. According to another embodiment of the invention, the conditions are exactly the opposite. As already stated above, it is in According to a further embodiment of the invention, it is also possible to provide the bearing surfaces of both bearing bodies of a bearing pair with depressions / pores.
Gemäß der Erfindung können die Vertiefungen/Poren vorteilhaft mittels eines Strahlverfahrens eingebracht werden. Hierfür eignet sich insbesondere ein Laserstrahlverfahren oder ein abrasives Strahlverfahren, bei dem kleine Feststoffpartikel mit hoher Geschwindigkeit auf die zu behandelnden Oberflächen auftreffen, so- dass es zu plastischen Verformungen und/oder abrasivem Verschleiß der behandelten Oberflächen aufgrund des Auftreffens der Feststoffpartikel kommt. Prinzipiell sind jedoch auch andere Verfahren zum Einbringen der Poren/Vertiefungen in die Oberflächen denkbar. Beispielhaft sollen an dieser Stelle die folgenden Verfahren genannt werden: Elektroerosion, chemisches Ätzen, Expansionswerkzeuge (d.h. Werkzeuge, durch die mittels expansiver Kraft die zu behandelnde Oberfläche lokal eingedrückt und so Eindrücke und Vertiefungen/Poren erzeugt werden).According to the invention, the depressions / pores can advantageously be introduced by means of a blasting process. Particularly suitable for this purpose is a laser-beam method or an abrasive blasting method in which small solid particles impinge on the surfaces to be treated at high speed, so that plastic deformation and / or abrasive wear of the treated surfaces occurs due to the impact of the solid particles. In principle, however, other methods for introducing the pores / depressions in the surfaces are conceivable. By way of example, the following processes should be mentioned at this point: electroerosion, chemical etching, expansion tools (i.e., tools which, by means of expansive force, locally depress the surface to be treated to produce impressions and depressions / pores).
Wenn die Lagerung als Pleuel-Hublager ausgebildet ist, so ist der erste Lagerkörper als Hubzapfen der Kurbelwelle ausgebildet, auf dem das große Pleuelauge der Pleuelstange unmittelbar gelagert ist. Ist die erfindungsgemäße Lagerung als Kolbenlager ausgebildet, d.h. also als Lager für einen Kolben eines Verbrennungsmotors an einer Pleuelstange, so ist der erste Lagerkörper als Kolbenbolzen ausgebildet, der in dem kleinen Pleuelauge der Pleuelstange unmittelbar, d.h. ohne Zwischenlegung einer Lagerbuchse, gelagert ist. Der Kolbenbolzen ist in diesem Fall mit dem Kolben verbunden, sodass der Kolben über den Kolbenbolzen im kleinen Pleuelauge der Pleuelstange gelagert ist.If the bearing is designed as a rod-type lifting bearing, then the first bearing body is designed as a crankpin of the crankshaft, on which the large connecting rod eye of the connecting rod is directly mounted. Is the storage according to the invention designed as a piston bearing, i. that is, as a bearing for a piston of an internal combustion engine on a connecting rod, the first bearing body is formed as a piston pin, which in the small connecting rod eye of the connecting rod directly, i. without interposing a bearing bush is stored. The piston pin is in this case connected to the piston, so that the piston is mounted on the piston pin in the small connecting rod eye of the connecting rod.
Um die Standzeit einer eingebauten Kurbelwelle in einem Motorblock zu erhöhen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass auch in die ringförmigen Seitenflächen der die Pleuelaugen bildenden Pleuelabschnitte und/oder in die im Einbauzustand der Pleuel diesen ringförmigen Seitenflächen zugewandten Oberflächenbereiche der Kurbelwelle mit Vertiefungen/Poren versehen sind. Diese dienen in diesem Fall zur Aufnahme eines flüssigen Schmierstoffes, wie z.B. Öl. Im Betriebszustand des Verbrennungsmotors bilden die ringförmigen Seitenflächen der die Pleuelaugen bildenden Pleuelabschnitte und die diesen ringförmigen Seitenflächen zugewandten Oberflächenbereiche der Kurbelwelle nämlich eine Reibpaarung, sodass eine verschleißarme hydrodynamische Schmierung oder zumindest eine verbesserte Schmierung dieser einander zugewandten Oberflächen den Verschleiß verringert und somit die Standzeit verlängert.In order to increase the service life of a built-in crankshaft in an engine block, the invention provides that in the annular side surfaces of the connecting rod forming connecting rod portions and / or in the installed state of the connecting rod these annular side surfaces facing surface areas of the crankshaft are provided with depressions / pores. These serve in this case to receive a liquid lubricant, such as oil. In the operating state of the The internal combustion engine form the annular side surfaces of the conrod-forming connecting rod and the annular side surfaces facing surface areas of the crankshaft namely a friction pair, so that a low-wear hydrodynamic lubrication or at least improved lubrication of these facing surfaces reduces wear and thus extends the life.
Auch wenn kein flüssiges Schmiermittel zum Einsatz kommt, kann es sinnvoll sein, die ringförmigen Seitenflächen der die Pleuelaugen bildenden Pleuelabschnitte und/oder die im Einbauzustand der Pleuel diesen ringförmigen Seitenflächen zugewandten Oberflächenbereiche der Kurbelwelle mit Vertiefungen/Poren auszubilden. In diesem Fall muss dann gewährleistet sein, dass mindestens die den mit den Vertiefungen/Poren versehenen Oberflächen zugeordneten Oberflächenbereiche des anderen Lagerpartners mit einer Oberflächenbe- schichtung mit Trockenschmierungseigenschaften beschichtet sind. In diesem Fall bilden die ringförmigen Seitenflächen der die Pleuelaugen bildenden Pleuelabschnitte und die diesen ringförmigen Seitenflächen zugewandten Oberflächenbereiche der Kurbelwelle eine trockene Reibpaarung (trockenes tribologi- sches System).Even if no liquid lubricant is used, it may be useful to form the annular side surfaces of the conrod-forming connecting rod sections and / or in the installed state of the connecting rod these annular side surfaces facing surface areas of the crankshaft with depressions / pores. In this case, it must then be ensured that at least the surface areas of the other bearing partner assigned to the depressions / pores are coated with a surface coating with dry lubrication properties. In this case, the annular side surfaces of the conrod portions forming the connecting rod and the surface areas of the crankshaft facing these annular side surfaces form a dry friction pairing (dry tribological system).
Wenn die erfindungsgemäße Lagerpaarung das Hauptlager einer Kurbelwelle betrifft, bei dem die Lagerzapfen und die anderen Hauptlagerabschnitte der Kurbelwelle in Lagerböcken des Motorblocks gelagert sind, so ist die erfindungsgemäße Oberflächenbeschichtung bevorzugt auf den Lagerzapfen und den Hauptlagerabschnitten der Kurbelwelle vorgesehen, während die Vertiefungen/Poren zur Aufnahme des durch Abrieb freigesetzten Deckschichtwerkstoffs in die den Lagerzapfen/Hauptlagerabschnitten zugeordneten Lagerflächen der Lagerböcke des Motorgehäuses ausgebildet sind. Es versteht sich, dass eine erfindungsgemäße Lagerpaarung vorteilhaft an allen drei Stellen gleichzeitig, nämlich sowohl an den Hauptlagern als auch an den Pleuel-Hublagern und an den Kolbenlagern vorgesehen sein kann.If the bearing combination according to the invention relates to the main bearing of a crankshaft, in which the bearing journals and the other main bearing portions of the crankshaft are mounted in bearing blocks of the engine block, the surface coating according to the invention is preferably provided on the bearing journal and the main bearing portions of the crankshaft, while the recesses / pores for receiving of the cover layer material released by abrasion is formed in the bearing journals / main bearing sections associated bearing surfaces of the bearing blocks of the motor housing. It is understood that a pair of bearings according to the invention can advantageously be provided at all three points at the same time, namely both on the main bearings and on the connecting rod crank bearings and on the piston bearings.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Kurbelwelle mit Lagerzapfen und Hauptlagerabschnitten für die Kurbelwellen-Hauptlager und mit Hubzapfen für die Pleuel-Hublager, wobei mindestens ein Lagerzapfen und/oder Hauptlagerabschnitt und/oder mindestens ein Hubzapfen eine Oberflächenbeschichtung mit Trocken- schmierungseigenschaften aufweist, die eine Basisschicht aus einer Metall- Legierung und eine äußere, Trockenschmierungseigenschaften besitzende Deckschicht umfasst. Eine derartig vorbereitete Kurbelwelle ist deswegen ebenfalls von dem Erfindungsgedanken mit umfasst, weil die so vorbereitete Kurbelwelle bereits alle Merkmale des beschichteten Lagerkörpers aufweist, die zum Ausbilden einer erfindungsgemäßen Lagerpaarung notwendig sind.The invention also relates to a crankshaft with bearing journals and main bearing sections for the crankshaft main bearings and with crank pins for the connecting rod crank bearings, wherein at least one bearing journal and / or main bearing section and / or at least one crank journal has a surface coating with dry lubrication properties comprising a base layer comprising a metal alloy and an outer, dry lubrication possessing cover layer. A crankshaft prepared in this way is therefore likewise included in the concept of the invention because the crankshaft prepared in this way already has all the features of the coated bearing body which are necessary for forming a bearing pair according to the invention.
Aus dem gleichen Grunde ist die Erfindung auch gerichtet auf eine Pleuelstange mit einem großen und einem kleinen Pleuelauge, wobei die Oberflächen der Innenwandungen des großen und/oder kleinen Pleuelauges porenartige Vertiefungen zur Aufnahme von durch Abrieb freigesetztem Deckschichtwerkstoff mit Trok- kenschmierungseigenschaften aus der Deckschicht der Oberflächenbeschichtung des Hubzapfens oder des Kolbenbolzens anderen Lagerpartners aufweisen. Auch ein in dieser Weise vorbereitetes Pleuel beinhaltet bereits die notwendigen Merkmale, die zur Ausbildung einer erfindungsgemäßen Lagerpaarung zwischen den Pleuelaugen und dem anderen Lagerkörper (Hubzapfen oder Kolbenbolzen) erforderlich sind.For the same reason, the invention is also directed to a connecting rod with a large and a small connecting rod eye, wherein the surfaces of the inner walls of the large and / or small connecting rod eye pore-like depressions for receiving abrasively released cover layer material with dry lubrication properties of the top layer of the surface coating have the Hubzapfens or the piston pin other bearing partner. Also, a connecting rod prepared in this way already contains the necessary features that are required to form a pair of bearings according to the invention between the connecting rods and the other bearing body (crank pin or piston pin).
Für das Aufbringen einer Oberflächenbeschichtung gemäß der Erfindung können unterschiedliche Beschichtungsverfahren verwendet werden. Geeignet ist z.B. das PVD-Verfahren (Physical Vapor Deposition) oder das CVD-Verfahren (Chemical Vapor Deposition). Auch Varianten dieser Verfahren, wie z.B. das PACVD- Verfahren (Plasma Assisted CVD) sind geeignete Beschichtungsverfahren für das Aufbringen der Oberflächenbeschichtung. Durch die vorgenannten Beschich- tungsverfahren können Dünnschichten mit einer Dicke im Mikrometerbereich auf die Trägerflächen aufgebracht werden.For the application of a surface coating according to the invention, different coating methods can be used. Suitable is, for example, the PVD process (Physical Vapor Deposition) or the CVD process (Chemical Vapor Deposition). Variants of these methods, such as the PACVD method (Plasma Assisted CVD) are suitable coating methods for the Apply the surface coating. By means of the abovementioned coating methods, thin layers with a thickness in the micrometer range can be applied to the carrier surfaces.
Alternativ zu den vorgenannten Verfahren kann die Dünnschicht auch durch thermische Spritzverfahren, wie das HVOF-Verfahren (High Velocity Oxigen Fuel) o- der das APS-Verfahren (Athmospheric Plasma Spray) aufgebracht werden. Auch mit Hilfe dieser Verfahren aufgebrachte thermische Spritzschichten erfüllen die tribologischen Beanspruchungen der Lagerung und ermöglichen es, auf zusätzliche Lagerelemente zu verzichten. Die durch die genannten thermischen Spritzverfahren aufgebrachten Dünnschichten besitzen eine andere Mikrostruktur als die mittels PVD- oder CVD-Verfahren aufgebrachten Dünnschichten. Die durch PVD- und CVD-Beschichtungsverfahren abgeschiedenen Schichten besitzen zumeist eine sehr dichte Mikrostruktur und eine hohe Härte.As an alternative to the aforementioned methods, the thin film may also be applied by thermal spraying methods, such as the HVOF method (High Velocity Oxigen Fuel) or the APS method (Athmospheric Plasma Spray). Also applied with the aid of these methods thermal spray coatings meet the tribological stresses of storage and make it possible to dispense with additional bearing elements. The thin films deposited by the aforementioned thermal spray processes have a different microstructure than the thin films deposited by PVD or CVD processes. The deposited by PVD and CVD coating processes layers usually have a very dense microstructure and high hardness.
Bereits nach einer kurzen Einlaufphase der Lagerung wird bei der Erfindung ein Teil des Deckschichtwerkstoffes durch Reibung und AbriebΛ/erschleiß auf den anderen Lagerungspartner übertragen. Da der andere Lagerungspartner porenartige Vertiefungen in seiner Oberfläche aufweist, wird der Deckschichtwerkstoff in diesen Poren/Vertiefungen eingelagert, sodass die Poren/Vertiefungen stets eine gewisse Menge an Trockenschmierstoff für die Schmierung der Lagerung vorhalten.Already after a short break-in phase of storage, part of the cover layer material is transferred to the other storage partner by friction and abrasion in the invention. Since the other storage partner has pore-like depressions in its surface, the cover layer material is stored in these pores / wells, so that the pores / wells always maintain a certain amount of dry lubricant for the lubrication of the storage.
Wird die Oberflächenbeschichtung durch eine DLC-Schicht gebildet, so findet eine Übertragung eines Kohlenstoffanteils der Deckschicht in die Poren/Vertiefungen der Textur des anderen Lagerpartners statt. Auf dem oberflächenbeschichteten Lagerkörper verbleibt ein gewisser Kohlenstoffanteil. Es kommt zur Ausbildung einer so genannten „Interlayerschicht", welche in die aus einer Wolframcarbid- schicht (WC-Schicht), Chromnitridschicht (CrN-Schicht) oder einer Metalllegierung, insbesondere einer Chrom-Basislegierung, bestehende Basisschicht eingelagerten Kohlenstoff aufweist. Dadurch ergibt sich eine deutliche Reduzierung der Reibung und ein verbessertes tribologisches System mit hervorragenden Gleiteigenschaften und geringem Verschleiß.If the surface coating is formed by a DLC layer, a transfer of a carbon content of the cover layer into the pores / recesses of the texture of the other storage partner takes place. On the surface-coated bearing body remains a certain amount of carbon. A so-called "interlayer layer" is formed, which has carbon embedded in the tungsten carbide layer (WC layer), chromium nitride layer (CrN layer) or a metal alloy, in particular a chromium-based alloy, in the base layer a significant reduction of Friction and an improved tribological system with excellent sliding properties and low wear.
Die Basisschicht kann, wie vorstehend erwähnt, als WC-Schicht, CrN-Schicht oder als Metalllegierung ausgebildet sein. Als Metalllegierungen kommen bevorzugt Chrom-Basislegierungen vom Typ (Crx : My)N zum Einsatz. Bei diesen Legierungen beträgt der Atomanteil von Chrom mehr als 50%. Als Legierungselement kann ein beliebiges Metallelement M verwendet werden, wobei die Konzentration des Metallelements M so bemessen wird, dass die Beziehung y [%] = 100% - x [%] befriedigt wird. Besonders vorteilhaft kann als Metallelement M Aluminuim (AI) verwendet werden. Sowohl im Fall von CrN als auch im Fall von einer Chrom- Basislegierung vom Typ (Crx : My)N als Basisschicht liegt der Stickstoff (N) als im Metallgitter gelöster Stickstoff/eingelagerter Stickstoff vor.The base layer may, as mentioned above, be formed as a WC layer, CrN layer or as a metal alloy. The metal alloys used are preferably chromium-based alloys of the type (Cr x : M y ) N. For these alloys, the atomic proportion of chromium is more than 50%. As the alloying element, any metal element M may be used, wherein the concentration of the metal element M is made to satisfy the relation y [%] = 100% -x [%]. Aluminuim (AI) can be used particularly advantageously as the metal element M. Both in the case of CrN and in the case of a chromium-based alloy of the type (Cr x : M y ) N as the base layer, the nitrogen (N) is present as nitrogen dissolved in the metal lattice / embedded nitrogen.
Durch die Übertragung des Deckschichtwerkstoffes von der Deckschicht der Ober- flächenbeschichtung in die Poren/Vertiefungen in der Oberfläche des Lagerungspartners wird eine Reduzierung der Reibung zwischen den relativ zueinander bewegten Lageroberflächen und eine verbesserte Schmierung durch die Einlagerung von Trockenschmiermittelelementen erreicht. Sind die Trockenschmierelemente z.B. einer Legierung beigefügt, so kann die Trockenschmierungswirkung dieser Elemente mit der Erfindung optimal genutzt werden. Der geringere Reibbeiwert zwischen den gegeneinander bewegten Lageroberflächen führt zu weniger Verschleiß dieser Oberflächen.The transfer of the cover layer material from the surface layer of the surface coating into the pores / recesses in the surface of the storage partner results in a reduction of the friction between the relatively moving bearing surfaces and an improved lubrication due to the incorporation of dry lubricant elements. If the dry lubricating elements are e.g. an alloy, the dry lubrication effect of these elements can be optimally utilized with the invention. The lower friction coefficient between the mutually moved bearing surfaces leads to less wear of these surfaces.
Im Hinblick auf das erfindungsgemäße Verfahren zum Einbringen der Poren/Vertiefungen ist festzuhalten, dass sich das erfindungsgemäße Verfahren sehr deutlich von dem aus dem Stand der Technik (DE 197 00 339 C2) bekannten Einprägen von Schmieröltaschen unterscheidet. Auch unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren vollständig von dem aus der DE 101 32 632 C1 bekannten Verfahren zum gezielten Entfernen von Material einer bestimmten Masse aus einer Gleitlagerbeschichtung zum Zwecke der Feinabstimmung der oszillierenden Massen.With regard to the method according to the invention for introducing the pores / recesses, it should be noted that the method according to the invention differs very clearly from the impressions of lubricating oil pockets known from the prior art (DE 197 00 339 C2). Also, the inventive method completely different from the known from DE 101 32 632 C1 method for the targeted removal of material of a certain mass a plain bearing coating for the purpose of fine-tuning the oscillating masses.
Erfindungsgemäß werden mittels eines Behandlungsverfahrens, das bevorzugt als Strahlverfahren und insbesondere als ein mit Feststoffpartikeln arbeitendes abra- sives Strahlverfahren ausgebildet ist, zunächst Spitzen und Vertiefungen auf der behandelten Oberfläche ausgebildet. Anschließend wird die behandelte Oberfläche einer Material abtragenden Bearbeitung derart unterzogen, dass die Spitzen zum Teil abgetragen werden und die Vertiefungen teilweise erhalten bleiben. Auf diese Weise wird eine zusammenhängende Glatt- und Tragfläche ausgebildet, die die eigentliche Lagerfläche bildet. In dieser Glatt- und Tragfläche sind die verbleibenden Vertiefungen, die untereinander nicht verbunden sind, verteilt angeordnet und bilden die porenartigen Vertiefungen zur Aufnahme von durch Abrieb freigesetztem Deckschichtwerkstoff der Deckschicht und ggf. von zusätzlich verwendetem flüssigen Schmierstoff. Das erfindungsgemäße Verfahren ist hinsichtlich des Bearbeitungsaufwandes und hinsichtlich der Werkzeugkosten weniger aufwändig und günstiger als das aus dem Stand der Technik bekannte Einprägeverfahren gemäß DE 197 00 339 C2.According to the invention, by means of a treatment method, which is preferably designed as a blasting method and in particular as an abrasive blasting method working with solid particles, firstly peaks and depressions are formed on the treated surface. Subsequently, the treated surface of a material-removing machining is subjected such that the tips are partially removed and the recesses partially retained. In this way, a continuous smooth and supporting surface is formed, which forms the actual storage area. In this smooth and supporting surface, the remaining wells, which are not connected to each other, arranged distributed and form the pore-like depressions for receiving exposed by abrasion cover layer material of the outer layer and possibly additionally used liquid lubricant. The inventive method is less expensive and less expensive than the known from the prior art Einprägeverfahren according to DE 197 00 339 C2 in terms of processing costs and tool costs.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung von Kurbelwelle, Pleuel undIn the following the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. 1 is a schematic representation of the arrangement of crankshaft, connecting rod and
Kolben eines Verbrennungsmotors in Seitenansicht, Fig. 2 ein Pleuel mit gemäß der Erfindung vorbereiteten Innenwandungen derPiston of an internal combustion engine in side view, Fig. 2 a connecting rod with prepared according to the invention inner walls of
Pleuelaugen im axialen Halbschnitt,Connecting rod eyes in axial half section,
Fig. 3 ein Pleuel mit gemäß der Erfindung vorbereiteten ringförmigen Seitenflächen der die Pleuelaugen bildenden Pleuelabschnitte in Seitenansicht, Fig. 4 eine Kurbelwelle mit gemäß der Erfindung vorbereiteten Hubzapfen, Lagerzapfen und Hauptlagerabschnitten, Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung eines gemäß der Erfindung mit Poren/Vertiefungen versehenen Lagerkörpers zur Darstellung der Oberflächendetails,3 shows a connecting rod with prepared in accordance with the invention annular side surfaces of the connecting rod forming connecting rod sections in side view, Fig. 4 shows a crankshaft with prepared in accordance with the invention crank pin, journals and main bearing sections, 5 is an enlarged view of a provided according to the invention with pores / wells bearing body to illustrate the surface details,
Fig. 6 eine für eine erfindungsgemäße Lagerung vorbereitete Lagerschale eines Kurbelwellen-Hauptlagers im radialen Halbschnitt.Fig. 6 is a prepared for storage according to the invention bearing shell of a crankshaft main bearing in the radial half section.
Fig. 7 eine Schnittansicht des Details X aus Fig. 47 is a sectional view of the detail X of Fig. 4th
In Fig. 1 ist eine Anordnung aus Kurbelwelle K, Pleuel P und Kolben KO in Seitenansicht schematisch dargestellt. Es ist zu erkennen, dass das Pleuel P auf einem Hubzapfen H der Kurbelwelle K gelagert ist. An dem dem Hubzapfen H gegenüber liegenden Ende des Pleuels P ist in dem nicht sichtbaren, vom Kolben KO verdeckten kleinen Pleuelauge ein Kolbenbolzen B gelagert, welcher mit dem Kolben KO verbunden ist. Die Erfindung bezieht sich auf mehrere Lagerpaarungen der in Fig. 1 dargestellten Anordnung, nämlich zum einen auf die Lagerung des großen Pleuelauges des Pleuels P auf dem Hubzapfen H der Kurbelwelle K1 zum anderen auf die Lagerung des Kolbenbolzens B im kleinen Pleuelauge des Pleuels P und auch auf die in Fig. 1 nicht dargestellte Lagerung der Lagerzapfen 8 und der Hauptlagerabschnitte HP, 15 der Kurbelwelle K in entsprechenden, nicht dargestellten Lagerböcken des Motorblocks.In Fig. 1, an arrangement of the crankshaft K, connecting rod P and piston KO is shown schematically in side view. It can be seen that the connecting rod P is mounted on a crank pin H of the crankshaft K. At the end of the connecting rod P opposite the crank pin H, a piston pin B is mounted in the invisible piston rod eye concealed by the piston KO, which is connected to the piston KO. The invention relates to several bearing pairings of the arrangement shown in Fig. 1, namely on the one bearing on the large connecting rod of the connecting rod P on the crank pin H of the crankshaft K 1 on the other to the bearing of the piston pin B in the small connecting rod eye of the connecting rod P and Also to the bearing not shown in Fig. 1 of the bearing pin 8 and the main bearing portions HP, 15 of the crankshaft K in corresponding bearing blocks, not shown, of the engine block.
In Fig. 2 ist ein Pleuel im axialen Halbschnitt dargestellt, bei dem das große Pleuelauge 4a und das kleine Pleuelauge 4b entsprechend der Erfindung mit porenartigen Vertiefungen 7 versehen sind.In Fig. 2, a connecting rod is shown in axial half section, in which the large connecting rod 4 a and the small connecting rod 4 b are provided according to the invention with pore-like recesses 7.
Im Einbauzustand ist das große Pleuelauge 4a des Pleuels P auf einem Hubzapfen H der Kurbelwelle K gelagert, wobei der Hubzapfen H eine durch ein Be- schichtungsverfahren aufgebrachte Oberflächenbeschichtung aufweist. Durch die Relativbewegung von Hubzapfen H und Innenwandung 5a des großen Pleuelauges 4a reibt sich im Betrieb das Material der Deckschicht dieser Oberflächenbeschichtung teilweise ab, sodass es freigesetzt wird. Das freigesetzte Deckschichtmaterial lagert sich dann in den Hohlräumen der einzelnen Po- ren/Vertiefungen 7 ab, sodass diese stets eine gewisse Menge an Deckschichtwerkstoff, welcher Trockenschmierungseigenschaften aufweist, vorhält. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Lagerung stets mit einer ausreichenden Menge an Trockenschmierstoff versorgt ist.In the installed state, the large connecting rod eye 4a of the connecting rod P is mounted on a crankpin H of the crankshaft K, wherein the crankpin H has a surface coating applied by a coating method. By the relative movement of the crank pin H and inner wall 5a of the large connecting rod 4a, the material of the cover layer of this surface coating rubs off during operation, so that it is released. The released cover layer material then settles in the cavities of the individual pouches. Ren / recesses 7, so that it always holds a certain amount of top layer material, which has dry lubrication properties. In this way it is ensured that the storage is always supplied with a sufficient amount of dry lubricant.
Zusätzlich zu dem als Trockenschmierstoff wirkenden Deckschichtmaterial kann auch noch eine herkömmliche Schmierölversorgung der Lagerung vorgesehen sein. Das in herkömmlicher Weise in den Bereich der Lagerung transportierte Schmieröl wird ebenfalls von den Poren/Vertiefungen 7, die auf der Innenwandung 5a des großen Pleuelauges 4a angeordnet sind, aufgenommen und gespeichert. Im eingebauten Zustand und bei Betrieb der Kurbelwelle bildet sich zwischen dem Hubzapfen H und der Innenwandung 5a des Pleuelauges 4a bzw. zwischen den Hauptlagerabschnitten HP und den zugehörigen Lagerschalen 9 des Motorblockes ein hydrodynamischer Druck und/oder eine verbesserte Schmierung aus, der/die eine sichere Schmierung und verschleißarme Lagerung des Pleuels P auf dem Hubzapfen H der Kurbelwelle K sicherstellt. Es versteht sich, dass sich ein entsprechender hydrodynamischer Druck nur dann einstellt, wenn eine ausreichende Relativgeschwindigkeit der sich gegeneinander bewegenden Lagerflächen vorliegt.In addition to the cover layer material acting as a dry lubricant, it is also possible to provide a conventional lubricating oil supply for the bearing. The lubricating oil conventionally carried in the area of storage is also received and stored by the pores 7 formed on the inner wall 5a of the large connecting rod 4a. When installed and during operation of the crankshaft, a hydrodynamic pressure and / or improved lubrication forms between the crankpin H and the inner wall 5a of the connecting rod 4a or between the main bearing sections HP and the associated bearing shells 9 of the engine block Lubricating and low-wear bearing of the connecting rod P on the crank pin H of the crankshaft K ensures. It is understood that a corresponding hydrodynamic pressure only occurs when there is a sufficient relative speed of the mutually moving bearing surfaces.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Pleuel P sind auch in dem kleinen Pleuelauge 4b die erfindungsgemäßen Poren/Vertiefungen 7 in die Oberfläche der Innenwandung 5b eingebracht. In dem kleinen Pleuelauge 4b ist im Einbauzustand ein in Fig. 2 nicht dargestellter Kolbenbolzen B unmittelbar gelagert. Dabei ist die Oberfläche des Kolbenbolzens B mit der Oberflächenbeschichtung gemäß der Erfindung versehen. Die Ablagerung von Deckschichtwerkstoff dieser Oberflächenbeschichtung in den Poren/Vertiefungen 7 der Innenwandung 5b des kleinen Pleuelauges 4b erfolgt auf die gleiche Weise wie voranstehend bereits beschrieben. Auch hier werden die Trockenschmiereigenschaften des Beschichtungswerkstof- fes ausgenutzt. Die Lagerung des Kolbenbolzens B in dem kleinen Pleuelauge 4b kann ebenfalls zusätzlich zu der Oberflächenbeschichtung mit Trockenschmierungseigenschaften durch einen flüssigen Schmierstoff geschmiert werden, der in an sich bekannter Weise an diese Lagerstelle zugeführt wird. Im Betriebszustand bildet sich - sofern eine ausreichende Geschwindigkeit der Relativbewegung der zueinander bewegten Lagerflächen vorliegt - zwischen der Innenwandung 5b des kleinen Pleuelauges 4b und der äußeren Oberfläche des Kolbenbolzens B ebenfalls ein hydrodynamischer Druck aus, der für eine sichere und verschleißarme Lagerung des Kolbenbolzens B in dem kleinen Pleuelauge 4b sorgt.In the connecting rod P shown in FIG. 2, the pores / depressions 7 according to the invention are also introduced into the surface of the inner wall 5b in the small connecting rod eye 4b. In the small connecting rod eye 4b, a piston pin B (not shown in FIG. 2) is mounted directly in the installed state. The surface of the piston pin B is provided with the surface coating according to the invention. The deposition of cover layer material of this surface coating in the pores / recesses 7 of the inner wall 5b of the small connecting rod 4b takes place in the same manner as described above. Again, the dry lubricating properties of the coating material are exploited. The bearing of the piston pin B in the small connecting rod 4b can also be lubricated in addition to the surface coating with dry lubrication properties by a liquid lubricant, which is supplied in a conventional manner to this bearing. In the operating state is formed - if there is a sufficient speed of the relative movement of the mutually moving bearing surfaces - between the inner wall 5b of the small connecting rod 4b and the outer surface of the piston pin B also a hydrodynamic pressure, for a safe and low-wear bearing of the piston pin B in the small connecting rod 4b ensures.
In Fig. 3 ist ein für eine erfindungsgemäße Lagerpaarung vorbereitetes Pleuel in Seitenansicht dargestellt. Es ist zu erkennen, dass an den ringförmigen Seitenflächen 4c, 4e der die Pleuelaugen 4a, 4b bildenden Pleuelabschnitte porenartige Vertiefungen 7 zur Aufnahme von durch Abrieb freigesetztem Deckschichtwerkstoff der Oberflächenbeschichtung und/oder eines flüssigen Schmierstoffes eingebracht sind. In der gleichen Weise sind die Poren/Vertiefungen 7 auch an den in Fig. 3 hinteren, nicht sichtbaren ringförmigen Seitenflächen 4d und 4f der die Pleuelaugen 4a, 4b bildenden Pleuelabschnitte eingebracht. Im eingebauten Zustand des Pleuels sind diese ringförmigen Seitenflächen 4c, 4d, 4e, 4f bestimmten Oberflächenbereichen der Kurbelwelle zugeordnet und bilden mit diesen eine Reibpaarung. Diese zugeordneten Oberflächenbereiche der Kurbelwelle sind vorzugsweise ebenfalls mit einer erfindungsgemäßen Oberflächenbeschichtung beschichtet, sodass der durch Abrieb freigesetzte Deckschichtwerkstoff sich in diesen Poren/Vertiefungen 7 ablagern kann. Auf diese Weise wird auch an den ringförmigen Seitenflächen 4c, 4d, 4e, 4f der Pleuelaugen 4a, 4b eine Trockenschmierung durch den Dünnschichtwerkstoff erreicht und so eine sichere und verschleißarme Schmierung dieser Reibpaarung sichergestellt.In Fig. 3 a prepared for a bearing combination according to the invention connecting rod is shown in side view. It can be seen that on the annular side surfaces 4c, 4e of the connecting rod eyes 4a, 4b forming Pleuelabschnitte pore-like recesses 7 are incorporated for receiving exposed by abrasion cover layer material of the surface coating and / or a liquid lubricant. In the same way, the pores / depressions 7 are also introduced at the rear, invisible annular side surfaces 4d and 4f of the connecting rod eyes 4a, 4b forming connecting rod sections. In the installed state of the connecting rod these annular side surfaces 4c, 4d, 4e, 4f assigned to certain surface areas of the crankshaft and form a friction pairing with these. These associated surface areas of the crankshaft are preferably likewise coated with a surface coating according to the invention, so that the cover layer material released by abrasion can deposit in these pores / depressions 7. In this way, a dry lubrication is achieved by the thin-film material at the annular side surfaces 4c, 4d, 4e, 4f, 4e, 4f of the connecting rod eyes 4a, 4b and thus ensures a safe and low-wear lubrication of this friction pairing.
Wie bereits voranstehend zu den bereits beschriebenen Lagerstellen beschrieben, kann auch hier zusätzlich eine Verbesserung der Schmierung durch die Verwendung eines zusätzlichen flüssigen Schmiermittels, wie z.B. Öl, erreicht werden. Auch hier kann sich bei Vorliegen einer ausreichenden Relativgeschwindigkeit der zueinander bewegten Lagerflächen ein hydrodynamischer Druck ausbilden, welcher eine sichere Schmierung der Reibpaarung sicherstellt. Der Verschleiß kann in diesem Bereich dadurch weiter verringert und die Standzeit weiter erhöht werden. In jedem Fall wird die Schmierung der Reibpaarung verbessert, d.h. also auch dann, wenn sich kein hydrodynamischer Druck ausbildet.As already described above for the bearing points already described, an improvement of the lubrication by the use of an additional liquid lubricant, such as oil, can also be achieved here. In this case as well, a hydrodynamic pressure can be formed in the presence of a sufficient relative speed of the mutually moving bearing surfaces, which ensures reliable lubrication of the friction pairing. The wear can be further reduced in this area and the service life can be further increased. In any case, the lubrication of the friction pair is improved, ie even if no hydrodynamic pressure is formed.
In Fig. 4 ist eine Kurbelwelle in Seitenansicht dargestellt. Die Kurbelwelle K weist Lagerzapfen 8 mit einer Oberfläche 8a auf. Weiterhin weist die Kurbelwelle K Hauptlagerabschnitte 15 auf. Die Lagerzapfen 8 und die Hauptlagerabschnitte 15 der Kurbelwelle K sind im eingebauten Zustand in nicht dargestellten Lagerböcken 9 (Fig. 6) des Motorblocks gelagert und bilden die Hauptlager der Kurbelwelle. Die in Fig. 4 dargestellte Kurbelwelle K ist für die erfindungsgemäße Lagerung in der Weise vorbereitet, dass die Oberfläche 8a der Lagerzapfen 8 sowie die Oberflächen 15a der Hauptlagerabschnitte 15 mit einer erfindungsgemäßen Oberflächen- beschichtung beschichtet sind. Diese Oberflächenbeschichtungen sind in Fig. 4 durch eine Schraffur der entsprechenden Oberflächenbereiche schematisch angedeutet.4, a crankshaft is shown in side view. The crankshaft K has bearing journals 8 with a surface 8a. Furthermore, the crankshaft K main bearing sections 15. The bearing pins 8 and the main bearing portions 15 of the crankshaft K are mounted in the installed state in bearing blocks 9 (FIG. 6), not shown, of the engine block and form the main bearings of the crankshaft. The crankshaft K shown in FIG. 4 is prepared for the inventive bearing in such a way that the surface 8a of the bearing pin 8 and the surfaces 15a of the main bearing portions 15 are coated with a surface coating according to the invention. These surface coatings are schematically indicated in FIG. 4 by a hatching of the corresponding surface regions.
Im eingebauten Zustand der Kurbelwelle K sind die Oberflächen 8a der Lagerzapfen 8 und Hauptlagerabschnitte 15 den in Fig. 4 nicht dargestellten Innenwandungen 9a von Lagerböcken 9 zugeordnet (siehe Fig. 6), wobei diese Lagerböcke 9 fest mit dem Motorblock verbunden sind und die voranstehend bereits beschriebenen Poren/Vertiefungen 7 zur Aufnahme von durch Abrieb freigesetztem Deckschichtwerkstoff der Beschichtung aufweisen.In the installed state of the crankshaft K, the surfaces 8a of the bearing pin 8 and main bearing sections 15 are not shown in Fig. 4 inner walls 9a of bearing blocks 9 assigned (see Fig. 6), said bearing blocks 9 are fixedly connected to the engine block and the above already described pores / recesses 7 for receiving released by abrasion of the cover layer material of the coating.
In Fig. 4 sind ferner die als Lagerkörper 1 für die großen Pleuelaugen eines Pleuels P dienenden Hubzapfen H dargestellt, wobei die Oberflächen der Hubzapfen H mit der erfindungsgemäßen Oberflächenbeschichtung versehen sind (schraffierter Bereich). In Fig. 4 sind lediglich zwei Hubzapfen stellvertretend für alle Hubzapfen der Kurbelwelle K mit dem Bezugszeichen H versehen und es sind die Oberflä- chenbeschichtungen nur in Bezug auf diese Hubzapfen angedeutet.In Fig. 4 serving as a bearing body 1 for the large connecting rod eyes of a connecting rod P Hubzapfen H are also shown, wherein the surfaces of the crank pin H are provided with the surface coating according to the invention (hatched area). In Fig. 4, only two crank pins are representative of all crank pins provided with the reference numeral H of the crankshaft K and the surface coatings are only indicated in relation to these crank pins.
Erfindungsgemäß können die Oberflächenbereiche der Kurbelwelle K, die im Einbauzustand den ringförmigen Seitenflächen 4c, 4d, 4e, 4f der die Pleuelaugen 4a, 4b bildenden Pleuelabschnitte zugeordnet sind, ebenfalls mit der erfindungsgemäßen Oberflächenbeschichtung (in Fig. 4 wegen der Seitenansicht nicht erkennbar) versehen sein, um zwischen den ringförmigen Seitenflächen 4c, 4d, 4e, 4f und den zugeordneten Oberflächenbereichen der Kurbelwelle K eine verbesserte, sichere und verschleißarme Schmierung dieser Reibpaarung sicherzustellen.According to the invention, the surface areas of the crankshaft K, which in the installed state are associated with the annular side surfaces 4c, 4d, 4e, 4f of the connecting rod sections 4a, 4b, can also be provided with the surface coating according to the invention (not visible in FIG. 4 because of the side view) to ensure between the annular side surfaces 4c, 4d, 4e, 4f and the associated surface areas of the crankshaft K an improved, safe and low-wear lubrication of this friction pair.
Anhand von Fig. 5 soll näher erläutert werden, wie die Poren/Vertiefungen 7 beispielsweise in die Innenfläche des großen Pleuelauges eines Pleuels P erfindungsgemäß eingebracht werden. Hierzu wird die Innenfläche mit einem geeigneten Behandlungsverfahren, wie z.B. einem Strahlverfahren, insbesondere einem mit Feststoffpartikeln arbeitenden abrasiven Strahlverfahren, bearbeitet. Dabei werden beispielsweise Feststoffpartikel auf die Innenfläche des Pleuelauges mit einer großen Auftreffgeschwindigkeit aufgestrahlt, sodass eine plastische Verformung des Werkstoffes und/oder ein abrasiver Verschleiß unter Ausbildung von Spitzen 12 und Vertiefungen 13 stattfindet. Dies ist in der oberen Darstellung der Fig. 5 schematisch dargestellt, wobei die ursprüngliche Oberfläche zum Zeitpunkt vor der Strahlbehandlung durch den durchgezogenen horizontalen Strich und das Bezugszeichen 2 dargestellt ist.With reference to Fig. 5 will be explained in more detail how the pores / recesses 7 are introduced, for example, in the inner surface of the large connecting rod of a connecting rod P according to the invention. For this, the inner surface is treated with a suitable treatment method, e.g. a blasting process, in particular a working with solid particles abrasive blasting process. In this case, for example, solid particles are irradiated onto the inner surface of the connecting rod eye with a large impact velocity, so that a plastic deformation of the material and / or an abrasive wear takes place with the formation of tips 12 and depressions 13. This is schematically illustrated in the upper illustration of FIG. 5, wherein the original surface at the time before the blast treatment is represented by the solid horizontal bar and the reference numeral 2.
Im Anschluss an diese die Spitzen 12 und Vertiefungen 13 erzeugende Oberflächenbehandlung wird die behandelte Oberfläche einer Material abhebenden Bearbeitung, wie beispielsweise einem Drehen, einem Fräsen oder einem Schleifen oder einer Kombination dieser Bearbeitungsverfahren, unterzogen. Dabei werden die Spitzen 12 zum Teil abgetragen und die Vertiefungen 13 bleiben teilweise erhalten, sodass sich eine zusammenhängende Glatt- und Tragfläche 14 ausbildet (siehe untere Darstellung in Fig. 5). Diese Glatt- und Tragfläche 14 dient als La- gerfläche, die mit der beschichteten Oberfläche des Hubzapfens H einer Kurbelwelle eine erfindungsgemäße Lagerpaarung bildet. Die nach der Material abhebenden Bearbeitung in der Oberfläche verbleibenden Vertiefungen 13 bilden die Poren/Vertiefungen 7, die zur Aufnahme des durch Abrieb freigesetzten Trockenschmierstoffes/Deckschichtwerkstoffes der Oberflächenbeschichtung dienen.Subsequent to this surface treatment producing the tips 12 and depressions 13, the treated surface is subjected to a material-removing treatment, such as, for example, turning, milling or grinding or a combination of these processing methods. The tips 12 are partially removed and the recesses 13 are partially retained, so that a continuous smooth and supporting surface 14 is formed (see the lower illustration in Fig. 5). This smoothing and supporting surface 14 serves as a gerfläche that forms a bearing combination according to the invention with the coated surface of the crank pin H of a crankshaft. The remaining after the material processing in the remaining surface recesses 13 form the pores / recesses 7, which serve to receive the liberated by abrasion dry lubricant / outer layer material of the surface coating.
Fig. 6 zeigt einen halbschalenförmigen Lagerbock 9 eines nicht dargestellten Motorblocks mit einer Innenwandung 9a im radialen Halbschnitt. Auf der umlaufenden Innenwandung 9a sind die untereinander nicht verbundenen Poren/Vertiefungen 7 verteilt angeordnet. Mit einem derartigen Lagerbock 9, der fest mit dem Motorblock eines Verbrennungsmotors verbunden und insbesondere integral mit diesem ausgebildet ist, werden die Lagerzapfen 8 und die anderen Hauptlagerabschnitte 15 der Kurbelwelle K gelagert, sodass die erfindungsgemäße Lagerpaarung in Form eines Kurbelwellen-Hauptlagers gebildet wird. Wie voranstehend beschrieben, sind die Lagerzapfen 8 und/oder die Hauptlagerabschnitte 15 der Kurbelwelle K dabei mit einer erfindungsgemäßen Oberflächenbeschichtung mit Trocken- schmierungseigenschaften beschichtet.Fig. 6 shows a half-shell-shaped bearing block 9 of an engine block, not shown, with an inner wall 9a in the radial half section. On the circumferential inner wall 9a, the non-interconnected pores / recesses 7 are arranged distributed. With such a bearing block 9, which is fixedly connected to the engine block of an internal combustion engine and in particular integrally formed therewith, the bearing pin 8 and the other main bearing portions 15 of the crankshaft K are stored, so that bearing combination according to the invention is formed in the form of a crankshaft main bearing. As described above, the bearing journals 8 and / or the main bearing sections 15 of the crankshaft K are coated with a surface coating according to the invention with dry lubricating properties.
In Fig. 7 ist eine Schnittansicht des in Fig. 4 mit „X" markierten Details dargestellt. Diese Figur dient lediglich zur Verdeutlichung des Schichtaufbaus der erfindungsgemäßen Oberflächenbeschichtung, die hier als DLC-Schicht (Diamond-Like- Carbon-Schicht) ausgebildet ist. Auf den Grundwerkstoff G der Kurbelwelle, genauer des Hubzapfens H der Kurbelwelle, ist die aus der Basisschicht 20 und der darauf angeordneten, äußeren Deckschicht 30 bestehende Oberflächenbeschichtung aufgebracht. Die Basisschicht 20 besteht aus einer Metall-Basislegierung, bevorzugt aus einer Chrom-Basislegierung. Die Deckschicht 30 enthält im Wesentlichen Kohlenstoff. Der Kohlenstoff dieser Deckschicht 30 weist sehr gute Trockenschmierungseigenschaften auf. Der Werkstoff dieser Deckschicht 30 wird erfindungsgemäß durch Abrieb freigesetzt und in die Poren/Vertiefungen der dieser Deckschicht zugewandten Lagerfläche eingelagert. Bezugszeichenliste7 shows a sectional view of the detail marked "X" in FIG. 4. This figure merely serves to clarify the layer structure of the surface coating according to the invention, which is designed here as a DLC layer (diamond-like carbon layer). The base material G of the crankshaft, or more precisely of the crankshaft crankpin H, is applied with the surface coating consisting of the base layer 20 and the outer cover layer 30 arranged thereon The base layer 20 consists of a metal-based alloy, preferably of a chromium-based alloy The carbon of this cover layer 30 has very good dry lubrication properties The material of this cover layer 30 is released according to the invention by abrasion and embedded in the pores / depressions of the bearing surface facing this cover layer. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Lagerkörper1 bearing body
2 Lagerkörper; Oberfläche2 bearing bodies; surface
4 Pleuel; Pleuelstange4 connecting rods; connecting rod
4a (großes) Pleuelauge4a (big) connecting rod eye
4b (kleines) Pleuelauge4b (small) connecting rod eye
4c Seitenfläche4c side surface
4d Seitenfläche4d side surface
4e Seitenfläche4e side surface
4f Seitenfläche4f side surface
5a Innenwandung5a inner wall
5b Innenwandung5b inner wall
7 Poren/Vertiefungen7 pores / wells
8 Lagerzapfen8 trunnion
8a Oberfläche8a surface
9 Lagerbock9 bearing block
9a Innenwandung9a inner wall
10 Hubzapfen10 crank pins
12 Spitzen12 tips
13 Vertiefungen13 wells
14 Glatt- und Tragfläche14 smooth and airfoil
15 Hauptlagerabschnitt15 main bearing section
15a Oberfläche15a surface
20 Basisschicht20 base layer
30 Deckschicht30 topcoat
KO KolbenKO piston
K KurbelwelleK crankshaft
P PleuelP connecting rod
H HubzapfenH crankpin
B KolbenbolzenB piston pin
Z LagerzapfenZ bearing journal
HP Hauptlagerabschnitt HP main storage section

Claims

Patentansprüche claims
1. Lagerpaarung mit einem ersten (1) und einem zweiten Lagerkörper (2), wobei der erste Lagerkörper (1) als Lagersitz einer Kurbelwelle oder als ein in einem kleinen Pleuelauge einer Pleuelstange zu lagernder Kolbenbolzen und der zweite Lagerkörper (2) als Pleuelauge oder Lagerbock eines Motorgehäuses ausgebildet ist, das oder der mit dem ersten Lagerkörper (1) ein Gleitlager bildet, wobei der eine der Lagerkörper (1 , 2) eine Oberflä- chenbeschichtung mit Trockenschmierungseigenschaften aufweist, die eine Basisschicht (20) aus einem Metall, einem Metallcarbid oder einer Metall- Legierung und eine äußere, Trockenschmierungseigenschaften besitzende Deckschicht (30) umfasst, und wobei die der Deckschicht (30) zugewandte Oberfläche des anderen Lagerkörpers (2, 1) porenartige Vertiefungen (5) aufweist, in die durch Abrieb freigesetztes Material der Deckschicht (30) einlagerbar ist.1. Bearing pair with a first (1) and a second bearing body (2), wherein the first bearing body (1) as a bearing seat of a crankshaft or as in a small connecting rod of a connecting rod to be stored piston pin and the second bearing body (2) as a connecting rod or A bearing block of a motor housing is formed, which forms a sliding bearing with the first bearing body (1), wherein the one of the bearing bodies (1, 2) has a surface coating with dry lubrication properties, the base layer (20) of a metal, a metal carbide or a metal alloy and an outer, dry lubricant possessing cover layer (30), and wherein the cover layer (30) facing surface of the other bearing body (2, 1) has pore-like depressions (5), in the abrasively released material of the cover layer (30) can be stored.
2. Lagerpaarung nach Anspruch 1 , wobei die Oberflächenbeschichtung durch eine mindestens zwei Schichten umfassende DLC-Schicht (Diamond-Like- Carbon-Schicht) gebildet wird, die eine Basisschicht (20) aus einer WoIf- ramcarbidschicht (WC-Schicht) oder einer Chromnitridschicht (CrN-Schicht) oder einer Chrom-Basislegierung und eine Deckschicht (30) aus Kohlenstoff aufweist.2. bearing combination according to claim 1, wherein the surface coating by a DLC layer comprising at least two layers (diamond-like carbon layer) is formed, which is a base layer (20) of a Wo- ramcarbidschicht (WC layer) or a chromium nitride layer (CrN layer) or a chromium-based alloy and a cover layer (30) made of carbon.
3. Lagerpaarung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Basisschicht (20) eine Chrom-Basislegierung vom Typ (Crx : My)N ist mit einem Cr-Atomanteil von mehr als 50%, wobei M ein beliebiges Metallelement ist, dessen Atomanteil der Beziehung y [%] = 100% - x [%] genügt.3. bearing combination according to claim 1 or 2, wherein the base layer (20) is a chromium-based alloy of the type (Cr x : M y ) N with a Cr atomic proportion of more than 50%, where M is an arbitrary metal element whose atomic proportion the relationship y [%] = 100% - x [%] is sufficient.
4. Lagerpaarung nach Anspruch 3, wobei das Metallelement M Aluminium (AI) ist. 4. bearing combination according to claim 3, wherein the metal element M is aluminum (AI).
5. Lagerpaarung nach den voranstehenden Ansprüchen, wobei die Oberflä- chenbeschichtung durch PVD-Verfahren (Physical Vapor Deposition), CVD- Verfahren (Chemical Vapor Deposition) oder Varianten dieser Verfahren wie z.B. das PACVD-Verfahren (Plasma Assissted CVD) oder durch thermische Spritzverfahren wie das HVOF-Verfahren (High Velocity Oxygen Fuel) oder das APS-Verfahren (Athmospheric Plasma Spray) aufgebracht wird.5. bearing combination according to the preceding claims, wherein the surface coating by PVD (Physical Vapor Deposition) method, CVD (Chemical Vapor Deposition) method or variants of these methods such. the PACVD method (Plasma Assissted CVD) or by thermal spraying methods such as the HVOF method (High Velocity Oxygen Fuel) or the APS method (Athmospheric Plasma Spray) is applied.
6. Lagerpaarung nach den voranstehenden Ansprüchen, wobei die porenartigen Vertiefungen (5) in die Lageroberfläche des zweiten Lagerkörpers (2) durch Strahlverfahren unter Verwendung von Laserstrahlung oder durch mechanische abrasive Strahlverfahren eingebracht sind.6. bearing combination according to the preceding claims, wherein the pore-like depressions (5) are introduced into the bearing surface of the second bearing body (2) by blasting method using laser radiation or by mechanical abrasive blasting method.
7. Lagerpaarung nach Anspruch 6, wobei die porenartigen Vertiefungen (5) mittels eines mit Feststoffpartikeln arbeitenden abrasiven Strahlverfahrens eingebracht sind.7. bearing combination according to claim 6, wherein the pore-like depressions (5) are introduced by means of working with solid particles abrasive blasting process.
8. Lagerpaarung nach den voranstehenden Ansprüchen, wobei die Vertiefungen (5) im Verhältnis zur Dicke der Deckschicht (30) so bemessen sind, dass nach dem Einlaufvorgang der Lagerpaarung die Vertiefungen (5) mit dem Deckschichtwerkstoff zumindest teilweise gefüllt sind und gleichzeitig eine eine ausreichende Trockenschmierung gewährleistende Menge von Deckschichtwerkstoff an der Oberfläche des ersten Lagerkörpers (1) verbleibt.8. bearing combination according to the preceding claims, wherein the recesses (5) in relation to the thickness of the cover layer (30) are dimensioned so that after the running-in operation of the bearing pairings the recesses (5) are at least partially filled with the cover layer material and at the same time a sufficient Dry lubrication ensuring amount of top layer material on the surface of the first bearing body (1) remains.
9. Lagerpaarung nach den voranstehenden Ansprüchen, wobei der erste Lagerkörper (1) durch einen Hubzapfen (10) der Kurbelwelle gebildet ist, auf dem die Pleuelstange (4) mit ihrem großen Pleuelauge (4a) unmittelbar gelagert ist. 9. bearing combination according to the preceding claims, wherein the first bearing body (1) by a crank pin (10) of the crankshaft is formed, on which the connecting rod (4) with its large connecting rod (4a) is mounted directly.
10. Lagerpaarung nach den voranstehenden Ansprüchen, wobei der erste Lagerkörper (1) durch einen Kolbenbolzen (11) gebildet ist, der in dem kleinen Pleuelauge (4b) der Pleuelstange (4) unmittelbar gelagert und mit dem Kolben verbunden ist.10. bearing combination according to the preceding claims, wherein the first bearing body (1) by a piston pin (11) is formed, which is in the small connecting rod (4b) of the connecting rod (4) directly mounted and connected to the piston.
11. Lagerpaarung nach den voranstehenden Ansprüchen, wobei in die ringförmigen Seitenflächen (4c, 4d, 4e, 4f) der die Pleuelaugen (4a, 4b) bildenden Pleuelabschnitte und/oder in die im Einbauzustand der Pleuelstange diesen ringförmigen Seitenflächen (4c, 4d, 4e, 4f) zugewandten Oberflächenbereiche der Kurbelwelle ebenfalls porenartige Vertiefungen (5) zur Aufnahme eines flüssigen Schmierstoffes eingebracht sind.11. bearing combination according to the preceding claims, wherein in the annular side surfaces (4c, 4d, 4e, 4f) of the connecting rod (4a, 4b) forming the connecting rod and / or in the installed state of the connecting rod these annular side surfaces (4c, 4d, 4e , 4f) facing surface areas of the crankshaft also pore-like depressions (5) are introduced for receiving a liquid lubricant.
12. Kurbelwelle mit Lagerzapfen (8) und Hauptlagerabschnitten (15) für die Kurbelwellen-Hauptlager und mit Hubzapfen (10) für die Pleuel-Hublager, wobei mindestens ein Lagerzapfen (8) und/oder Hauptlagerabschnitt (15) und/oder mindestens ein Hubzapfen (10) eine Oberflächenbeschichtung mit Trockenschmierungseigenschaften aufweist, die eine Basisschicht (20) aus einer Metall-Legierung und eine äußere, Trockenschmierungseigenschaften besitzende Deckschicht (30) umfasst.12. crankshaft with bearing pin (8) and main bearing portions (15) for the crankshaft main bearings and with crank pins (10) for the connecting rod crank bearings, wherein at least one bearing pin (8) and / or main bearing portion (15) and / or at least one crank pin (10) has a dry lubricating surface coating comprising a base layer (20) of a metal alloy and an outer cover (30) having dry lubrication properties.
13. Pleuelstange mit einem großen (4a) und einem kleinen Pleuelauge (4b), wobei die Oberflächen der Innenwandungen (5a, 5b) des großen und/oder kleinen Pleuelauges (4a, 4b) porenartige Vertiefungen (5) zur Aufnahme von durch Abrieb freigesetztem Deckschichtwerkstoff mit Trockenschmie- rungseigenschaften aus der Deckschicht (30) der Oberflächenbeschichtung des Hubzapfens (10) oder des Kolbenbolzens (B) anderen Lagerpartners aufweisen.13. connecting rod having a large (4a) and a small connecting rod eye (4b), wherein the surfaces of the inner walls (5a, 5b) of the large and / or small connecting rod (4a, 4b) pore-like depressions (5) for receiving released by abrasion Cover layer material with dry lubricating properties from the cover layer (30) of the surface coating of the crank pin (10) or the piston pin (B) have other bearing partner.
14. Verfahren zum Einbringen von porenartigen Vertiefungen (5) zur Aufnahme von durch Abrieb freigesetztem Deckschichtwerkstoff mit Trockenschmie- rungseigenschaften einer Deckschicht (30) in die eine Lagerpaarung nach den Ansprüchen 1 bis 10 bildenden Oberflächen (2, 5a, 5b, 8a, 8b, 9a, 15a), bei welchem mindestens eine der Oberflächen (2, 5a, 5b, 8a, 8b, 9a, 15a) mittels eines Behandlungsverfahrens so behandelt wird, dass sich auf der behandelten Oberfläche Spitzen (12) und Vertiefungen (13) ausbilden, wobei die behandelte Oberfläche anschließend einer Material abtragenden Bearbeitung derart unterzogen wird, dass die Spitzen (12) zum Teil abgetragen werden und die Vertiefungen (13) teilweise erhalten bleiben, sodass sich eine zusammenhängende Glatt- und Tragfläche (14) ausbildet, welche als Lagerfläche wirkt und die verbleibenden Vertiefungen (13) die porenartigen Vertiefungen (5) zur Aufnahme von durch Abrieb freigesetztem Deckschichtwerkstoff der Deckschicht (30) bilden.14. A method for introducing pore-like depressions (5) for receiving exposed by abrasion cover layer material with dry lubricating properties of a cover layer (30) in the one bearing pair after Claims 1 to 10 forming surfaces (2, 5a, 5b, 8a, 8b, 9a, 15a) in which at least one of the surfaces (2, 5a, 5b, 8a, 8b, 9a, 15a) is treated by a treatment method in that tips (12) and depressions (13) form on the treated surface, the material being treated being subsequently subjected to material-removing processing such that the tips (12) are partly removed and the depressions (13) are partly retained so that a continuous smooth and supporting surface (14) is formed, which acts as a bearing surface and the remaining recesses (13) form the pore-like recesses (5) for receiving abrasively released cover layer material of the cover layer (30).
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei dass das Behandlungsverfahren ein Strahlverfahren ist.15. The method of claim 14, wherein the method of treatment is a blasting process.
16. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Strahlverfahren ein mit Feststoffpartikeln arbeitendes abrasives Strahlverfahren ist, bei dem die Oberfläche (2, 5a, 5b, 8a, 8b, 9a, 15a) mit Feststoffpartikeln beschossen wird, sodass sich die Spitzen (12) und Vertiefungen (13) durch plastische Verformung und/oder abrasiven Verschleiß des Werkstoffs des behandelten Bauteils ausbilden.16. The method of claim 13, wherein the blasting process is a solid particle abrasive blasting process in which the surface (2, 5a, 5b, 8a, 8b, 9a, 15a) is bombarded with solid particles so that the tips (12) and Form recesses (13) by plastic deformation and / or abrasive wear of the material of the treated component.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Material abtragende Bearbeitung ein spanabhebendes Bearbeitungsverfahren wie Drehen und/oder Fräsen und/oder Schleifen ist 17. The method according to any one of claims 14 to 16, wherein the material-removing machining is a machining process such as turning and / or milling and / or grinding
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